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相似文献
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1.
折射率是反映物质信息的重要物理量,在化学、生物、医药等领域中,经常需要将样品制成低浓度溶液进行化学或物理反应,通过对其折射率微小变化的检测来测定样品的各种性质及参数。为此,提出了一种利用表面等离子体共振传感原理测量液体介质折射率的激光相位测量方法,采用Kretschmann结构并建立模型。理论分析表明,在1.333~1.336的折射率变化范围内,反射光p、s分量相位差的变化与折射率变化呈近似线性关系,并由此得到测量公式。设计并搭建了基于双频激光外差干涉光路的折射率测量系统,系统具有良好的共光路结构,抗干扰能力强,信号处理采用相位调制方法,光路结构简单,测量精度较高。通过甘油溶液折射率测量实验表明其与理论分析结果一致,且与其他方法的结果吻合,两者的相互误差小于2.0×10-5。该方法可广泛应用于生物检测、化学分析、环境污染研究、医学诊断、食品卫生检测等领域。  相似文献   

2.
纳米精度外差干涉仪非线性漂移的研究   总被引:10,自引:0,他引:10  
戴高良  谢广平 《光学学报》1998,18(12):697-1702
在纳米精度外差干涉仪中,由于非线性温度漂移,成为外差干涉仪实现纳米精度测量的重要误差源。本文对差动干涉仪的理论分析得出如下的结论,干涉仪中除了测量光路和参考光路以外,还存在参考光误差分量和测量光误差分量的额外光路,从而引和了干涉混叠,产生非线性漂移:1/4波片的相位延迟量误差和安装是引入非线性漂移的主要因素,其影响程度是一阶的,提高波片对加工精度,并尽量减少其级数可降低非线性漂移。  相似文献   

3.
根据布儒斯特角原理对磁控溅射的铜膜样品进行了折射率的测量,实验发现当p偏振光以布儒斯特角入射时,反射光并没有完全消光.从理论上、通过数值计算分别论证了金属薄膜折射率的虚部、薄膜界面多次反射等因素的影响,并与实验结果比对得到符合的结果.  相似文献   

4.
万玲玉  谷巍  班卫华  刘立人 《光子学报》2014,39(8):1481-1486
根据单轴晶体的双折射和双反射性质,通过数值计算研究了光轴在入射面内并与晶体界面成任意角时光波p分量在单轴晶体表面反射和折射的相位特性.结果表明,光轴取向对相位变化有较大影响,光从光疏各向同性介质射入单轴晶体时,光轴方向改变反射光p分量的相位突变点,但对折射光p分量相位无影响.光从光密各向同性介质射入单轴晶体未发生全反射时,光轴方向同时影响p分量反射光和折射光的相位突变|发生全反射后,光轴方向影响反射光p分量的相位变化曲线.从单轴晶体出射到光疏各向同性介质未发生全反射时,光轴方向改变反射光p分量的相位跃变规律,折射光p分量在光轴方向和晶面成小角度时在布儒斯特角附近发生相位突变|发生全反射后,反射光p分量的相位变化曲线随光轴方向的改变发生较大变化.  相似文献   

5.
光波p分量在单轴晶体表面反射和折射的相位特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据单轴晶体的双折射和双反射性质,通过数值计算研究了光轴在入射面内并与晶体界面成任意角时光波p分量在单轴晶体表面反射和折射的相位特性.结果表明,光轴取向对相位变化有较大影响,光从光疏各向同性介质射入单轴晶体时,光轴方向改变反射光p分量的相位突变点,但对折射光p分量相位无影响.光从光密各向同性介质射入单轴晶体未发生全反射时,光轴方向同时影响p分量反射光和折射光的相位突变;发生全反射后,光轴方向影响反射光p分量的相位变化曲线.从单轴晶体出射到光疏各向同性介质未发生全反射时,光轴方向改变反射光p分量的相位跃变规律,折射光p分量在光轴方向和晶面成小角度时在布儒斯特角附近发生相位突变;发生全反射后,反射光p分量的相位变化曲线随光轴方向的改变发生较大变化.  相似文献   

6.
高福斌  李丽娜  金锋 《光学学报》1989,9(9):823-829
由单侧和双侧漏模法,测量了液体和气体的折射率,将液体或气体滴入或充入棱镜和衬底之间,使这三层介质组成单侧或双侧漏波导.用棱镜耦合器测量共振漏模的模折射率,并由相应的模方程确定液体或气体的折射率.测量结果表明,折射率的误差为1~3×10~(-4).并在理论上对测量精度作了分析和讨论.  相似文献   

7.
在一阶近似下,本文着重分析了偏振法折射率测量中线偏振器漏光误差和转角误差的影响,并导出了有关公式。数据计算表明,当线偏振器位于反射光路中时,转角误差影响最大,若转角误差小于5′时,由此产生的折射率误差约为5.5×10(-7),此时漏光误差不影响折射率测量精度。当线偏振器位于人射光路中时,若利用中高精度线偏振器(消光比10(-5)),则由此产生的折射率测量误差约为2.3×10(-7)。相对该方法的随机误差10(-5),无论线偏振器位于反射光路或入射光路中,由它产生的折射率测量误差均可忽略不计。  相似文献   

8.
针对多普勒非对称空间外差干涉技术,提出一种目标信号相位自校正的方法.首先通过连续采样单色光的干涉图跟踪绝对相位漂移;然后分段线性拟合不同风速下的干涉相位,通过计算两条拟合曲线距离去除相位漂移.搭建风速模拟实验平台,获得采样干涉图,并对相位误差进行校正.结果表明,在60.37 m/s的模拟风速下,相位漂移误差达到30.78 m/s,通过相位校正风速反演误差降低至3.51 m/s,风速精度得到较大改善.最终通过几组不同风速下的反演值得到了平均2.97 m/s的风速测量精度.  相似文献   

9.
除了激光源、偏振分光镜(PBS)和波片等偏振器件之外,非偏振分光镜(NPBS)也是外差干涉仪中重要的非线性误差源。研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对非线性误差的影响。采用p、s分量透射比、反射比、反射相移和透射相移共同表征NPBS的退偏效应,并逐项分析了其非线性误差模型。如果入射光束为理想线偏振光,则只有NPBS的反射相移和透射相移影响测量精度。如果入射光束存在偏振椭圆化和非正交,则NPBS的方位角、透射比和反射比、相移等参数的变化都会引入非线性误差,误差曲线的斜率受椭圆率和非正交角的影响。因此选用不同的激光源,同一个NPBS产生的非线性误差大小不同,一般可达几个纳米量级。为了实现纳米/亚纳米级精度的外差干涉测量,选择性能稳定的NPBS,特别是NPBS退偏效应与激光源输出偏振态之间的匹配非常重要。  相似文献   

10.
研究了一种采用横向塞曼激光器并且没有任何运动部件的外差干涉椭偏测量系统。由非理想的激光源、偏振分光镜等器件所产生的非线性误差,是影响纳米测量精度的主要因素。采用琼斯矢量法,分析并建立了光学系统寄生虚反射所引入的误差模型,讨论了虚反射对误差漂移的影响。在不考虑其它误差因素的前提下,同一光路内部产生的同频率虚反射波对测量结果没有影响;而不同频率的参考光束与测量光束之间的交叉虚反射所产生的膜厚测量误差为亚纳米量级。讨论了消除和抑制虚反射误差的方法。  相似文献   

11.
Q Chen  H Luo  S Wang  F Wang 《Optics letters》2012,37(14):2916-2918
A method for refractive index of air measurement is presented based on surface plasmon resonance (SPR) and phase detection using a dual-frequency laser interferometer. Theoretical analyses indicate that the phase-difference variation of the measurement signal versus the reference signal is linear with refractive index of air (RIA) fluctuation, and the calculation formula of RIA is derived. The structure design of the self-adaptive SPR sensor greatly reduces the measurement error resulting from the incident angle shift and improves the sensitivity. The experiments show that measurement uncertainty of 10(-6) order has been achieved when phase detection precision is 0.1°. The phenomenon of sudden phase variation during air pumping and air filling, which is caused by temperature fluctuation, is discussed.  相似文献   

12.
We present a new optical sensor based on surface plasmon resonance (SPIt) enhanced lateral optical beam displacements. Compared with the traditional SPIt methods, the new method provides higher sensitivity to the sensor system. Theoretical simulations show that the refractive index (RI) detection sensitivity of the SPR sensor based on the displacement measurement has a strong dependence on the thickness of the metal film. When the optimal thickness of the metal film is selected, the RI resolutlon of the SPIt sensor is predicted to be 2.2 × 10^-7 refractive index units (RIU). Furthermore, it is found that the incidence angle can be used as a parameter to adjust the operating range of the sensor to different refractive index ranges.  相似文献   

13.
表面等离子体共振是一种免标记的传感技术,当介质周围的介电常数发生改变时,则SPR谐振光谱特性也会随之改变。因此表面等离子体共振传感技术已广泛应用于生物化学和环境监测等领域。由于二氧化钛(TiO2)覆盖层不仅可以保护金属层,还能调谐SPR谐振的光谱强度和谐振波长于近红外波段,应用于1550 nm的光纤传感,其氧化还原反应还能使其用于检测气体。由于氢气易燃易爆性,随着氢能源的广泛应用,因此对低浓度氢气检测技术研究具有特殊的意义。提出一种可更换银/二氧化钛复合膜的表面等离子共振的气体传感器,研究了SPR传感器在1 550 nm近红外波段对气体的敏感特性。研制了可更换银/二氧化钛复合膜的表面等离子共振(SPR)气体传感器。研究了在近红外波段对气体的表面等离子体共振光谱特性。仿真计算Kretschmann棱镜耦合的四层结构模型的共振光谱强度与银膜厚度,二氧化钛厚度和棱镜材料的关系,优化了Ag和TiO2层的厚度以获得最大灵敏度,得到的最佳膜厚是45 nm Ag和110 nm TiO2。Ag/TiO2薄膜设计为可更换的一次性气敏膜,采用蒸镀和溅射方法镀膜,制备成本文所使用的 SPR传感器。利用Ag/TiO2薄膜在复合界面产生SP共振光谱的移动,对气体进行测试。采用Kretschmann棱镜耦合结构的光谱波长检测实验系统。固定光源和入射角,测量波长的偏移量。宽光源(波长范围:1 462~1 662 nm)通过环形器、准直器,照射到棱镜和可更换的Ag/TiO2敏感膜,经全反射(TIR)后,再由高反射镜反射回传感膜,并以相同的TIR角和光路再次反射回到准直器,从而被光谱仪检测。实验结果表明,Ag/TiO2复合膜可以调谐共振波长到1 550 nm近红外波段,增强该传感器的光谱灵敏度,低浓度(14.7%~25%)氢气下的灵敏度可达-8.305 nm·%-1。并且可通过更换气敏膜检测不同的气体,增加生物相容性和气体传感能力。  相似文献   

14.
利用SPR效应测定可见光波段金膜折射率   总被引:2,自引:1,他引:1  
曹振新 《光子学报》2008,37(8):1563-1565
利用金膜光纤SPR传感器测定标准试剂折射率,实现了对金膜折射率的测试.给出金膜光纤SPR传感器总反射系数与金膜折射率等参量关系表达式.采用经典金膜折射率计算结果与试验结果相比具有相当差距.为此采用一组标准试剂进行试验,对测试数据进行计算,修正了可见光波段金膜的折射率.  相似文献   

15.
内置调制层型光纤表面等离子体波共振传感器研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
孙晓明  曾捷  张倩昀  穆昊  周雅斌 《光学学报》2013,33(1):128002-250
研究了一种基于内置调制层结构的光纤表面等离子体波共振(SPR)传感器。通过在金膜与纤芯的内侧增覆具有不同厚度和属性的光学透明薄膜作为内调制层,构成了性能独特的光电复合薄膜,起到调节倏逝波矢量和金膜表面等离子体振荡波矢量的双重作用,进而控制共振效应,为调节灵敏度提供依据。采用时域有限差分方法对内置调制层结构光纤SPR共振激励模型属性进行数值仿真。在此基础上,研制了用于液体折射率测量的内置调制层型光纤SPR传感探针。实验结果表明,该传感器在1.335~1.392折射率范围内,随着待测液体折射率的增大,SPR共振光谱向长波方向偏移,且灵敏度达到2263.1nm/RIU,与基于纤芯-金膜-环境介质三层结构的常规光纤SPR传感器相比提高一倍,能够更好地满足环境折射率检测的需求。  相似文献   

16.
偏振控制光强调制型点阵SPR传感器研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
介绍了一种偏振控制光强调制型点阵表面等离子体共振(SPR)传感器,分析了入射角度、金膜厚度、起偏器设置、光源波长及数据处理方式对传感器灵敏度和线性范围的影响,并对632.8 nm与740 nm两种光源传感器系统进行了实验测试与分析.结果表明,偏振控制光强调制型点阵SPR传感器可将光经过表面等离子体共振所产生的偏振态变化...  相似文献   

17.
施伟华  尤承杰  吴静 《物理学报》2015,64(22):224221-224221
利用光子晶体光纤结构的灵活性和性能的优越性, 设计了一种基于D形光子晶体光纤的折射率和温度传感器. 在D形光子晶体光纤表面抛磨并镀上金纳米薄膜, 作为表面等离子体共振传感通道用来测量液体折射率; 在包层的一个空气孔中填充温敏液体甲苯, 作为定向耦合通道实现对温度的测量. 进一步的数值计算发现, 基于定向耦合效应的温度传感和基于表面等离子体共振的折射率传感相互独立, D形光子晶体光纤同时进行折射率和温度传感检测. 在各向异性的完美匹配层边界条件下利用全矢量有限元法对该传感器特性进行了数值研究, 发现D形光子晶体光纤的空气孔直径决定了定向耦合吸收峰的中心波长和温度传感的灵敏度, 金薄膜的厚度和D形结构的抛磨深度仅影响表面等离子体共振峰的相对强度. 结果表明: 该传感器在-10–80 ℃的温度范围内具有11.6 nm/℃的温度灵敏度, 在1.34–1.44折射率范围内折射率灵敏度最高可达26000 nm/RIU.  相似文献   

18.
利用Au/ITO纳米复合材料设计了一种自参照表面等离子体共振传感器.该传感器产生的光谱有两个共振峰,即共振峰1和共振峰2.共振峰1随着待测介质折射率和入射角的变化产生漂移,而共振峰2仅随入射角的变化产生漂移,两个共振峰相互参照,降低了入射角偏移对测量结果的影响,提高了测量的准确性.在纳米复合材料的4种不同体积分数下,仿真分析了入射角、待测介质折射率和薄膜厚度变化对两个共振波长的影响.在入射角θ为80°,且金的体积分数f为0.65,薄膜厚度d为40nm和45nm,或金的体积分数f为0.85,薄膜厚度d为45nm和50nm时,共振峰2不随待测介质折射率的变化而变化,只有共振峰1随待测介质折射率的变化而变化,达到自参照传感器的理想状态.  相似文献   

19.
This paper reports on a novel design of a fiber optic surface plasmon resonance (SPR) sensor based on nanoparticle metal film. The performance of the proposed sensor in terms of its signal-to-noise ratio (SNR) and sensitivity under different conditions related to the film with spherical gold nanoparticles embedded in a host material is theoretically analyzed. In particular, the effect of the parameters such as gold particle size, film thickness, and refractive index of host material is studied and the possible explanation, whenever required, is given. The numerical results presented in this paper leads to fulfill the requirement of significant optimization of the important design parameters to achieve a high SNR and sensitivity of a fiber optic SPR sensor with nanoparticle films.  相似文献   

20.
Surface plasmon resonance interferometer for bio- and chemical-sensors   总被引:6,自引:0,他引:6  
An interferometric method for the detection of the phase shifts of reflected light under Surface Plasmon Resonance (SPR) conditions due to refractive index changes is proposed and experimentally realized. The sensitivity threshold of the method to a refractive index variation Δn is estimated to be 4×10−8. The proposed SPR-interferometer provides spatial phase resolution and thus enables to take into account the peculiarities of refractive index distribution over the surface of an SPR-supporting film. It can be successfully applied in bio- and chemical-sensor systems.  相似文献   

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