[發明專利]一種基于拋物面反光鏡的簡化棱鏡SPR激發裝置

有效

• 申請號: 201910093814.7
• 申請日: 2019-01-31
• 公開（公告）號: CN109799209B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 馬佑橋
• 申請（專利權）人: 馬佑橋
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于拋物面反光鏡的簡化棱鏡SPR激發裝置，涉及光學系統設計領域，尤其涉及表面等離子體設計領域。整個激發裝置包括偏振激光光源，拋物面反光鏡，棱鏡光路系統和電荷耦合器件檢測器(CCD)。偏振光源發出的光經過拋物面反射鏡反射到棱鏡上，棱鏡底面蒸鍍能夠激發SPR的金屬薄層，當滿足SPR激發條件時，入射光轉化為SPR波，入射光能量轉變為金屬的焦耳熱，從而引起棱鏡反射光強度發生變化，棱鏡的反射光強由陣列或大面陣CCD檢測。本發明大大地降低了傳統SPR角度調制裝置的復雜性，從傳統的旋轉棱鏡或旋轉偏振光源改為簡單地上下移動偏振光源來實現角度調制。

技術領域

本發明涉及表面等離體子光學設計領域，具體涉及一種基于拋物面反光鏡的簡化棱鏡SPR激發裝置。

背景技術

眾所周知，當光入射到鍍有金屬薄層的棱鏡表面時，在入射角度大于全反射臨界角度時，光會發生全反射，從而在棱鏡表面引起消逝波。產生的消逝波與金屬表面自由電子振蕩發生耦合，即發生所謂的表面等離子體共振(SPR)。由于SPR傳播波的高束縛和高損耗特性，SPR波不會再耦合至棱鏡，從而反射光譜出現一個波谷。由于SPR模式特性對外界環境變化非常敏感，所以當金屬薄膜局部物質特性發生改變時，光譜波谷會發生移動，因此，人們可通過光譜波谷移動的大小推知檢測外界物質的反應變化。

近年來，基于棱鏡耦合的SPR傳感器的研究一直是個熱門課題，其傳感檢測性能十分優越，但是由于角度調制需要旋轉棱鏡或者激光器，導致裝置體積大，測量操作復雜和價格昂貴等一系列缺點。例如，已報道的一種高性能SPR物體折射率傳感裝置[見中國專利CN206223648U]和無可動部件的多通道角度調制型SPR傳感器檢測系統[見中國專利CN203132991U]。專利CN203132991U中，雖然不需要進行角度調制，但增加了多組光學透鏡，因此對光路的嚴密性和精確性有著非常苛刻的要求。

發明內容

本發明本著簡化棱鏡SPR傳感裝置目的，提出利用拋物面反光鏡來提高角度調節的操作靈活性，從而改變了傳統角度調制的方式，具備制作工藝簡單，操作靈活性高和低成本等優點。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案實現：

一種利用拋物面反光鏡簡化表面等離子體共振的棱鏡激發裝置包括：偏振激光光源，拋物面反射鏡，棱鏡，金屬薄膜，電荷耦合器件檢測器CCD，偏振激光光源1發出的光經過拋物面反射面反射到棱鏡上，棱鏡的底面上蒸鍍有金屬薄層，當滿足SPR激發條件時，入射光轉化為SPR波，入射光能量轉變為金屬的焦耳熱，從而引起棱鏡底面反射光的強度發生變化，棱鏡的反射光強由電荷耦合器件檢測器CCD探測，偏振光源1和電荷耦合器件檢測器CCD安裝于支架上，且均可上下調節位置；

所述棱鏡放置于拋物面反光鏡的焦點處，以保證不同位置偏振光源所發射的光線能夠入射到棱鏡底面上。

本發明中光源為可以上下移動的偏振光源，通過上下移動光源，可實現角度調制，具備更高的操作靈活性。

本發明中反射鏡采用拋物面反光鏡的目的是把平行光束聚焦反射至棱鏡，從而將傳統的旋轉棱鏡或者光源改為更為簡便的上下移動光源，增加了測量操作的靈活性。

本發明中棱鏡須放在拋物面反射鏡的焦點處，以保證光源在上下移動的時候，能夠將光源發出的光線聚焦照射到棱鏡的底面上，同時大大降低了入射點的位置漂移。

本發明大大地降低了傳統SPR角度調制裝置的復雜性，由傳統的旋轉棱鏡或偏振光源改為靈活地上下移動偏振光源來實現角度調制，本發明可以根據偏振光源上下移動刻度的位置坐標作參考，結合拋物面曲線方程推出SPR共振角與偏振光源垂直位置的關系。

附圖說明

圖1為基于拋物面反光鏡的表面等離子體棱鏡激發裝置；

圖2為裝置整體光路傳播示意圖；

圖3為三棱鏡光路傳播示意圖。

具體實施方式