[發明專利]光學傳感裝置和使用該光學傳感裝置檢測樣本的方法

有效

• 申請號: 201110159237.0
• 申請日: 2011-05-23
• 公開（公告）號: CN102262051A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 胡志文;吳兆鵬;何浩培;胡樹源
• 申請（專利權）人: 香港城市大學;香港中文大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/45
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

1.一種光學傳感裝置，包括：

光源單元，生成包含p極化分量和s極化分量的多色光束；

干涉測量單元，將所述光束分割為通過第一通路的探測束和通過第二通道的參考束，并將從所述第一通路輸出的所述探測束和從所述第二通路輸出的所述參考束重新組合；

傳感單元，設置于所述第一通路中，以將與目標樣本相關聯的第一SPR效應引入至所述探測束；以及

檢測單元，通過獲得重新組合的光束的強度譜來檢測所述目標樣本的特性。

2.如權利要求1所述的光學傳感裝置，進一步包括：

參考單元，設置于所述第二通路中，以將與參考樣本相關聯的第二SPR效應引入至所述參考束。

3.如權利要求2所述的光學傳感裝置，其中，所述傳感單元和所述參考單元均包括：

棱鏡；

轉換層，覆蓋于所述棱鏡的表面以用作傳感表面；以及

樣本流腔室，與所述棱鏡相關聯并允許所述樣本流過所述傳感表面。

4.如權利要求2所述的光學傳感裝置，其中，所述傳感單元和所述參考單元均為長程SPR傳感單元。

5.如權利要求4所述的光學傳感裝置，其中，所述長程SPR傳感單元包括：

棱鏡；

轉換層，覆蓋于所述棱鏡的表面，并由夾在兩個傳導層之間的介電層制成；以及

樣本流腔室，與所述棱鏡相關聯并用于引導樣本在所述傳感表面上流動。

6.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述光源單元包括：

光源，發射包含隨機極化的多色光束；

校準器，將所述光束轉換為具有平面波前的平行光束；以及

極化器，選擇所述p極化分量和所述s極化分量之間的含量比。

7.如權利要求6所述的光學傳感裝置，其中，所述光源單元進一步包括：

濾波器，選擇從所述光源發射的所述多色光束的波長。

8.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述光源單元包括石英鹵鎢燈、固態白光發光二極管、寬帶超輻射發光二極管、或超連續激光光源。

9.如權利要求2所述的光學傳感裝置，其中，所述干涉單元是馬赫曾德爾干涉儀，并包括：

分波器，將所述光束分為所述探測束和所述參考束；

位于所述第一通路中的第一反射單元，反射所述探測束以使所述探測束兩次通過所述傳感單元；

位于所述第二通路中的第二反射單元，反射所述參考束以使所述參考束兩次通過所述參考單元，

其中，所述分波器將反射后的探測束和反射后的參考束重新組合。

10.如權利要求1的光學傳感裝置，其中，所述檢測單元包括：

光學探測單元，獲得重新組合后的光束的強度譜；以及

處理單元，基于所述強度譜確定所述樣本特性。

11.如權利要求10所述的光學傳感裝置，其中，所述光學探測單元包括：

分波器，從重新組合的光束中分離出所述p極化分量和所述s極化分量；以及

雙通道分析器，捕獲所述p極化分量和所述s極化分量的譜強度振蕩信號。

12.如權利要求11所述的光學傳感裝置，其中，所述雙通道分析器的每個通道包括：

色散格柵，將光束分離為空間色散的波長；以及

具有多個像素的檢測器陣列，其中的每個像素用于對所述空間色散的波長中的一個波長的強度振蕩信號進行測量。

13.如權利要求10所述的光學傳感裝置，其中，所述處理單元收集所述p極化分量和所述s極化分量的譜強度振蕩信號，并通過計算所述p極化分量和所述s極化分量之間的差分相位來檢測與所述目標樣本相關聯的折射率的改變從而確定所述目標樣本特性。

14.如權利要求1所述的光學傳感裝置，進一步包括：

相位步進單元，用于對所述第一通路和所述第二通路之間的所述p極化分量和所述s極化分量引入共同的時延。

15.如權利要求14所述的光學傳感裝置，其中，所述相位步進單元是壓電驅動鏡。