专利名称：光学传感装置和使用该光学传感装置检测样本的方法
技术领域：
本申请涉及用于化学和生物检测的光学装置以及使用该光学装置检测样本的方法。
背景技术：
通过几十年的研究和完善，表面等离子共振(SPR)技术已广泛应用于化学和生物传感。该技术提供了取代传统的基于荧光的生物传感技术的可能性。这是因为，sra生物传感器可通过监控功能化的传感表面的光学响应的改变，通常是角反射率、谱特性或相应的相移的改变，对生物分子交互提供无标记的实时定量分析。根据对由表面等离子调制的光波的测量方案，目前多数sra生物传感器的工作被大致分为三类(1)角反射率；( 光谱学；以及C3)相移干涉测量。例如Biacore TM的TlOO或德州仪器的Spreeta等装置是基于在SI3R传感表面被单色光束以入射角度范围照射时对角反射率曲线的最小值的位置进行监控来实现的 (Enzyme and Microbial ^Technology，32，3-13，2003)。表面等离子共振是指在一定的入射角度下，入射光的P极化分量可与沿着玻璃棱镜上的纳米级传导层和样本媒介之间的界面的表面等离子波(SPW)相耦合的效应。这种光子到等离子体激元的能量转换表现为反射率的急剧衰减，并且共振角依赖于样本媒介的折射率。这意味着，可通过连续监控共振角的改变，来实现对生物分子固定于功能化的生物传感器表面的实时监测。然而，这类sra生物传感器的测量精度(或检测限L0D)仅在大约10_6到10_7RIU之间，并且对于多数的生物传感应用来说，该LOD级也不能顺利地与基于荧光的技术相比较。用于sra生物检测的另一方法是采用谱测量。在这种情况下，将来自卤素灯的多色光校准为指向棱镜耦合器的大直径的平行光束。与角度方法类似，入射光波的P极化分量转移至SPW，这种转移表现为反射谱的急剧谱衰减下降。对于进一步提高灵敏度，可通过在生物传感器薄膜堆中并入长程表面等离子共振(LRSPR)激励来用其它可能的技术来提高检测精度。当传感器层堆叠被设计为使得介电层可夹在具有适当性质的两个金属层之间，并使金属薄膜(即，LRSPR)的两侧的SPW传播相耦合。这是SPR的特例，其表现出非常急剧的共振，并因此提供了具有很大改进的检测精度。Homola等提出了实现精度改进至 KT8RIU 的长程 SPR 传感器(Sensors and Actuators B，123，10-12，2007)，但其谱测量方案维持不变。另一方面，Nelson等人在1996年首次提出了一种用于测量SI3R相位的可行的系统(Sensors and Actuators B，35-36，187-191，1996)。测量相位的益处在于，当系统经受共振时，相位变化具有陡斜率。该变化的速率远高于由测量与sra相关的角度或谱强度所引起的变化率。这就意味着，相位测量在理论上可提供更高的检测精度。香港中文大学的Ho等人提出了一种基于马赫曾德尔干涉计的非常灵敏的相位敏感的Sra传感器并证明了其精度在10_8的数量级(Optics Letter, 29, 2378-2380, 2004)。 在该设计中，将Wollaston棱镜置于干涉计的输出臂，用于分析ρ极化分量和s极化分量的相位变化。尽管仅ρ极化的相位改变与sra相关联，但是将s极化的相位改变用为基准参考。ρ极化分量和s极化分量之间的微分相位应该没有任何的共模噪声，而共模噪声可以比相位信号本身大很多倍。这还意味着，可实际地实现相位敏感的方法提供的理论精度限制。最近，该研究小组还提出了，通过使用Michelson干涉计得到的系统灵敏度可以是单通马赫曾德尔装置的两倍(IEEE Sensors Journal，7，70-73，2007)尽管相位敏感的SPR生物传感器由于在共振中的陡斜率提供了更好的检测精度， 但是其测量范围与角度或谱敏感的sra生物传感器相比较窄。因此，在单个装置上同时实现宽动态范围和高灵敏度仍然是对全部相位检测SPR传感器的挑战。

发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种光学传感装置。该光学传感装置包括光源单元，生成包含P极化分量和S极化分量的多色光束；干涉测量单元，将光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束，并将从第一通路输出的探测束和从第二通路输出的参考束重新组合；传感单元，设置于第一通路中，以将与目标样本相关联的第一 SPR效应引入至探测束；以及检测单元，通过获得重新组合的光束的强度谱来检测目标样本的特性。在一个实施方式中，该装置可进一步包括设置于第二通路中的参考单元，以将与参考样本相关联的第二 sra效应引入至参考束。根据本申请，用于引入第二 sra效应的参考单元可对传感单元弓I入的谱色散提供光路补偿。参考单元用于通过在从探测束获得的相位值之间进行直接相减来消除共模噪声，从而增强检测精度。在一个实施方式中，传感单元和参考单元均为长程SI3R传感单元。根据本申请的另一方面，提供了一种用于检测目标样本特性的方法。该方法包括 从光源单元生成包含P极化分量和S极化分量的多色光束；将光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束，并将从第一通路输出的探测束和从第二通路输出的参考束重新组合；将与目标样本相关联的第一 sra效应引入至第一通路中的探测束；获得重新组合的光束的强度谱；以及基于所获得的强度谱检测目标样本的特性。在一个实施方式中，该方法可进一步包括将与参考样本相关联的第二 sra效应引入至第二通路中的参考束。在一个实施方式中，引入的第一 sra效应是与目标样本相关联的第一长程sra效应，引入的第二 sra效应是与参考样本相关联的第二长程sra效应。


图Ia是根据本申请的一个实施方式的宽动态范围的谱相位敏感的LRSra生物传感器的框图。图Ib是根据本申请的另一实施方式的宽动态范围的谱相位敏感的LRsra生物传感器的框图。图2是图1示出了多色光源单元、空间滤波单元、波束校准单元和宽带线性极化单元的示意图。图3是根据本申请的光谱干涉计的示意图。图4是根据本申请的LRSra传感表面配置的示意图。
图fe是跟本申请的sra传感器的示意图。图恥是根据本申请的具有临时时间相位步进的sra传感器。图6是从本申请获得的原始谱振荡信号。图7a示出了从使用不同浓度的氯化钠溶液的实验所获得的LRSI3R传感表面配置的微分谱相位结果，其中，溶液中氯化钠的重量比为0%、2%、4%、6%、8%、10%和12%。图7b示出了从使用不同浓度的氯化钠溶液的实验所获得的标准sra传感表面配置的微分谱相位结果，其中，溶液中氯化钠的重量比为。1^』』^^1^』1^^1^』1^』1^、 10%禾口 10. 5%。图8示出了在sra和LRsra传感表面配置中的相位响应的仿真结果。图9示出了具有sra传感表面配置的宽动态范围的谱相位灵敏的sra传感器中的相位响应的仿真结果。图10示出了具有LRsra传感表面配置的宽动态范围的谱相位灵敏的sra传感器中的相位响应的仿真结果。
具体实施例方式下面将结合附图参照示例性的实施方式对本申请及其各种有益效果进行说明。图Ia示出了根据本申请的传感器的一个实施方式。在此实施方式中，传感器包括光源单元100、干涉测量单元200、传感单元300、和检测单元500，其中，光源单元100被配置为生成包含P极化分量和S极化分量的多色光束，干涉测量单元200被配置为将该光束分为通过第一通道的探测束和通过第二通道的参考束、并将从第一通道输出的探测束和从第二通道输出的参考束重新组合，传感单元300设置在第一通道中以将与目标样本相关联的第一 SPR效应引入至探测束，检测单元500通过检测重新组合得到的光束的强度谱来确定目标样本特性。强度谱包括重新组合的光束的波长范围内的光强度分布。在本申请中，多色光源的使用可增大入射波长的范围，从而增大相位敏感的SPR生物传感器的动态范围。图Ib示出了根据本申请的传感器的另一实施方式。如图Ib所示，该装置可进一步包括参考单元400，其位于第二通道中以将与参考样本相关联的第二 sra效应引入至参考束。用于引入第二 sra效应的参考单元400可对传感单元引入的谱传播提供光路补偿。 参考单元可用于通过在从参考束获得的相位值之间进行直接相减来消除共模噪声，从而得到检测精度的提高。如图2所示，光源单元100可包括宽带多色电磁辐射源101、空间滤波器102、校准器103、以及宽带线性极化器104。多色电磁辐射源101可包括石英卤钨(QTH)灯、固态白光发光二极管(WLED)、宽带超辐射发光二极管(SLD)、通过在微结构光纤中传播超短激光脉冲来生成超连续谱的超连续激光光源、或任何其它适当的多色电磁辐射源。辐射源101发射包含随机极化分量的光束。例如，可采用电功率为250瓦的QTH灯，其极化被视为是随机的。空间滤波器102用来选择从光源发射的光束的波长。可选地，空间滤波器102是用于选择波长的可调节滤波器。这样，获得的强度谱可包括在整个所选波长范围内的光强度分布。校准器103将输入的光束转换为具有平面波前的平行波束。通过旋转极化器104 的极化角，极化器104可用来选择光源的ρ极化分量和s极化分量之间的含量比例。极化器104的极化角可设为相对于ρ极化光轴偏移45度，以获得等含量的ρ极化分量和s极化分量。如图2所示，还可对极化角进行调整以补偿探测束中的SHU普衰减效应。图3中示出了谱干涉测量单元200，其能够提取出由于目标分析物或生物分子类型的存在而产生的Sra相位变化。如图3所示，干涉测量单元200可以是典型的Michelson 干涉仪，其包括宽带非极化分波器201和两个反射单元202和203，例如，两个高精度反射镜202和203。分波器201用来将光束分割为第一通路中的第一部分和第二通路中的第二部分。第一通路用于探测束，第二通路用于参考束。两个波束都包括P极化和s极化分量。 第一反射镜202位于第一通路的末端，用来反射光以使第一通路中的光束可通过传感单元两次。被第一通路中的镜202反射的光束和被第二通路中的镜203反射的光束在干涉测量单元200的分波器201处重新组合。反射镜202和203被放置为在两个通路之间引入足够的0PD，以便能够观察到足够的谱振荡用于信号分析。在一个实施方式中，可提供线性微位移台，将一个反射镜置于其上。线性微位移台是可调整的，以便提供第一通路和第二通路之间的光路差。在当前设置中，Mi che 1 son干涉仪可用于在探测束和参考束之间引入自干扰。 由于多色光束具有非常短的相干长度，因此两臂之间的路径差应控制在非常小的范围内。 线性位移台可用来调节路径差以获得可能的最高条纹衬度。对于传感单元300，可使用传统的sra配置。可选地，也可使用LRsra配置。在此实施方式中，使用了 LRSra配置(棱镜/金属层/介电层/金属层/样本) 的棱镜耦合方案，LRSI3R配置在图4中示出。在LRSI3R配置中，棱镜耦合方案包括棱镜301、 传感表面302的转换层、以及与棱镜301相关联的样本流腔室304，其中，传感表面转换层由介电层306制成，介电层306由两种传导材料305和307 (例如棱镜301上的金或银)夹在中间，样本流腔室304用于引导样本303流过传导材料307的表面。棱镜301可由例如塑料或玻璃等透明的介电材料制成，以便增强光动量从而与 SPW的动量匹配。在此实施方式中，采用了由BK7玻璃制成的直角三角形棱镜。在此实施方式中，形成棱镜表面的第一层传导材料305是厚度为48nm的金。第二层介电材料306是厚度为453nm的二氧化硅。第三层传导材料307是厚度为2nm的金。各层厚度的选择依赖于应用和材料的选择。样本303通常以水状形式使用。在实验性的例证中，使用了重量百分比为从0%到8%以递增的氯化钠溶液。样本流腔室304被设计为允许样本303流入和流出腔室304，并且与传感表面接触。在sra传感表面中引入LRsra效应可使共振峰值更加尖锐，从而可进一步提高相位敏感的SPR生物传感器的检测精度。对于参考单元400，除了流腔室中的样本之外，其余均与传感单元300相同，并且由相同的材料、结构和尺寸制成。参考单元500可用于两个目的(1)补偿由于棱镜的设置而引入到探测干涉测量路径的光路中的过度散射；以及( 在整个过程中与参考样本接触并且折射率保持恒定，从而在探测通路中出现的未知的折射率变化可与固定的参照相比较。参考样本可以是参考溶液或具有固定的折射率的参考气体，即，处于标准温度、体积和压力下的空气。检测单元500可包括光探测单元510和处理单元520，其中，光探测单元510被配置为获得重新组合的光束的强度谱，处理单元520被配置为基于光探测单元510获得的强度谱确定样本特性。如图fe所示，光探测单元510可包括分波器511和双通道分析仪512，其中，分波器511被配置为从重新组合的波束中分离出ρ极化分量和s极化分量，双通道分析仪512 被配置为捕获P极化分量和s极化分量各自的谱强度振荡信号。分波器511可以是宽带极化分波器或Wollaston棱镜，Wollaston棱镜在重新组合的波束进入差分谱分析仪单元512之前从重新组合的波束中分离出ρ极化分量和s极化分量，以使这两个分量可在其自身之间进行干涉。谱分析仪512的两个通道中的每个都可包括用于将光束分离为空间色散的波长的色散格栅、以及具有多个像素的检测器阵列，其中每个像素用于测量空间色散的波长中的一个波长的强度振荡信号。检测器阵列可以是线性电荷耦合器件(CCD)检测器阵列，用于分别捕获ρ极化分量和s极化分量的谱强度振荡。 来自整个光学检测器阵列的信号轨迹包含了计算由于与固定角度的全部入射波长下的SPR 效应相关的能量转换所引起的谱相位变化和谱强度下降所需的全部信息。为了说明从探测单元510获得的谱振荡，图6示出了待由单元520处理的未加工的强度谱信号。由检测器阵列中的每个像素记录的强度是图6所示的沟槽强度谱，其可由下式描述其中，Ι。(λ)是参考谱，ν(λ)是谱条纹的可视度，Δ λ是与目标样本的sra条件直接相关的谱相位信息。通过由于折射率改变引起的SI^R波长的改变以及在两个光路之间引入的固定时延，可用适当的信号处理方法提取出相位项△ λ，以确定折射率的改变。如图fe所示，处理单元520连接于光学探测单元510。处理单元520可包括个人微计算机或任何其它处理器。其用来计算参考通道和探测通道的相位，从而获得相位差并因而获得与将生物分子结合到传感器表面相关联的折射率变化。在一个实施方式中，处理单元520可从探测单元510收集ρ极化分量和s极化分量的谱强度振荡信号，然后通过计算P极化分量和s极化分量之间的差分相位以检测与目标样本相关联的折射率变化来确定目标样本。如上所述，传感单元300可以是传统的sra传感单元。为了说明本申请的宽动态范围，进行了使用电介质/金属/电介质SPR传感结果的实验。采用了由BK7玻璃制成的三角形棱镜。在传统的Sra配置中，传感表面的转换层由例如金等传导材料制成。例如，可使用标称厚度为48nm的金薄层，其具有良好的耐化学性。目标样本是氯化钠溶液。图7a 和图7b分别示出了用LRSPR的相应仿真结果和用标准Sra得到的实验结果。这些溶液的浓度从0%到12% (从图7a中的曲线711到曲线717)并以2%的重量递增，相应的单位折射率(RIU)从1. 3330到1. 3541。图7b中的曲线(从曲线721到曲线729)分别表示重量比为0%、0. 5%U%>2%,4%,6%,8%U0%iP 10. 5%的溶液。从这些曲线图可见，系统覆盖了 2 X IO-2RIU的动态范围，并且谱范围覆盖了 600nm到800nm。图8示出了 sra和LRsra配置的相位响应的仿真结果。用于sra配置的传感器层结构是厚度为48nm的金薄层，用于LRSI3R配置的传感器结构层是厚度分别为48nm、620nm 和2nm的金/ 二氧化硅/金的多层堆叠。结果显示，对于1°的谱相位改变，SI3R配置的相应折射变化是8. 53 X IO-7RIU, LRSPR配置的相应折射变化是1. 95 X 10_8RIU。这意味着，LRSI3R 配置的检测精度大约比sra配置的检测精度高44倍。图9和图10示出了 sra和LRsra配置分别并入宽动态范围的相位敏感的Sra传感器时的谱相位响应的仿真结果。仿真中使用的入射角固定为大约65. 5°，并且由3648元件的光谱分析仪对得到的信号轨迹进行检测，该分析仪对SI3R和LRSI3R配置都覆盖从600nm到800nm的范围且以大约0. 05nm为间隔。曲线(从曲线901到曲线910)表示传感层在每个波长间隔处的谱相位响应，该响应时在谱分析仪内的每个谱元件检测到的相位信号。具体地，曲线901到曲线910分别表示传感层在波长为 655nm> 660nm> 665nm> 670nm> 674nm> 679nm> 684nm> 689nm> 694nm 和 699nm 时的谱相位响应。图9示出了 Sra配置下得到的相位响应曲线，折射率传感范围为1. 333RIU到 1. 375RIU(即，动态范围为大约4X I(T2RIU)。当折射率远离优化值偏移时，精度从3. 57 X IO-6RIU/度逐渐减小至 8.41X10_5RIU/度。图10示出了具有LRsra传感表面配置的宽动态范围谱相位敏感的 sra传感器中的相位响应的仿真结果。曲线1001至曲线1015分别表示传感层在每个波长下的谱相位响应，具体地，分别表示传感层在波长为660nm、665nm、670nm、674nm、679nm、 684nm、689nm、694nm、699nm、704nm、709nm、714nm、718nm、723nm、728nm 和 733nm 时的谱相位响应。如图10所示，LRsra配置的相位响应显示出，在4X10_2RIU的动态范围内，精度仅从 3. 36X IO-8RIU/度改变至7. 73X KT8RIU/度。因此，多波长谱相位询问系统可与标准SI3R和 LRSPR配置兼容，从而对于两种配置都可极大地扩展可测量动态范围。
在另一实施方式中，可在本申请中实现相位步进技术。例如，可提供相位步进单元 204，对第一通路和第二通路之间的ρ极化分量和第一通路和第二通路之间的s极化分量引入共同的时延。也就是，相位步进单元可在重新组合的波束的P极化分量和s极化分量进入各自的通道之前在谱干涉计的出口处对P极化分量和s极化分量引入共同的时延，从而使分析器单元512的检测器阵列的每个像素都可检测器自身的时域振荡。如图恥所示，相位步进单元204可为位于镜203中的压电驱动镜。作为一种选择，相位驱动单元可为位于镜202中的压电驱动镜。其用于提供额外的数据点，从而可以以更高的精确度来估计谱相位。相位步进技术可理解为其中，τ是由压电驱动镜引入的时延。因此，谱CXD阵列上的每个像素均包括其自身在时域的振荡。然而，sra相位信息被保存以便可提取沿时间维度的差分相位。时间周期的数量越多，提取sra相位的精确度就越好。图恥示出了增加压电控制的相位步进镜的方案。根据本申请的另一方面，提供了用于检测目标样本的特性的方法。该方法包括从光源单元生成包含P极化分量和S极化分量的多色光束；将该光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束，并将从第一通路输出的探测束和从第二通路输出的参考束重新组合；将与目标样本相关联的第一 SI^R效应引入至第一通路中的探测束；获得重新组合的光束的强度谱；以及基于所获得的强度谱检测目标样本的特性。该强度谱包括在重新组合的光束的整个波长范围上的光强分布。在一个实施方式中，该方法进一步包括将与参考样本相关联的第二 sra效应引入至第二通路中的参考束。在一个实施方式中，引入的第一 sra效应是与目标样本相关联的第一长程sra效
权利要求
1.一种光学传感装置，包括光源单元，生成包含P极化分量和S极化分量的多色光束；干涉测量单元，将所述光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束， 并将从所述第一通路输出的所述探测束和从所述第二通路输出的所述参考束重新组合；传感单元，设置于所述第一通路中，以将与目标样本相关联的第一 sra效应引入至所述探测束；以及检测单元，通过获得重新组合的光束的强度谱来检测所述目标样本的特性。
2.如权利要求ι所述的光学传感装置，进一步包括参考单元，设置于所述第二通路中，以将与参考样本相关联的第二 sra效应引入至所述参考束。
3.如权利要求2所述的光学传感装置，其中，所述传感单元和所述参考单元均包括 棱镜；转换层，覆盖于所述棱镜的表面以用作传感表面；以及样本流腔室，与所述棱镜相关联并允许所述样本流过所述传感表面。
4.如权利要求2所述的光学传感装置，其中，所述传感单元和所述参考单元均为长程 sra传感单元。
5.如权利要求4所述的光学传感装置，其中，所述长程sra传感单元包括 棱镜；转换层，覆盖于所述棱镜的表面，并由夹在两个传导层之间的介电层制成；以及样本流腔室，与所述棱镜相关联并用于引导样本在所述传感表面上流动。
6.如权利要求1所述的光学传感装置，其中，所述光源单元包括 光源，发射包含随机极化的多色光束；校准器，将所述光束转换为具有平面波前的平行光束；以及极化器，选择所述P极化分量和所述s极化分量之间的含量比。
7.如权利要求6所述的光学传感装置，其中，所述光源单元进一步包括 滤波器，选择从所述光源发射的所述多色光束的波长。
8.如权利要求1所述的光学传感装置，其中，所述光源单元包括石英卤钨灯、固态白光发光二极管、宽带超辐射发光二极管、或超连续激光光源。
9.如权利要求2所述的光学传感装置，其中，所述干涉单元是马赫曾德尔干涉仪，并包括分波器，将所述光束分为所述探测束和所述参考束；位于所述第一通路中的第一反射单元，反射所述探测束以使所述探测束两次通过所述传感单元；位于所述第二通路中的第二反射单元，反射所述参考束以使所述参考束两次通过所述参考单元，其中，所述分波器将反射后的探测束和反射后的参考束重新组合。
10.如权利要求1的光学传感装置，其中，所述检测单元包括 光学探测单元，获得重新组合后的光束的强度谱；以及处理单元，基于所述强度谱确定所述样本特性。
11.如权利要求10所述的光学传感装置，其中，所述光学探测单元包括分波器，从重新组合的光束中分离出所述P极化分量和所述S极化分量；以及双通道分析器，捕获所述P极化分量和所述S极化分量的谱强度振荡信号。
12.如权利要求11所述的光学传感装置，其中，所述双通道分析器的每个通道包括 色散格栅，将光束分离为空间色散的波长；以及具有多个像素的检测器阵列，其中的每个像素用于对所述空间色散的波长中的一个波长的强度振荡信号进行测量。
13.如权利要求10所述的光学传感装置，其中，所述处理单元收集所述ρ极化分量和所述S极化分量的谱强度振荡信号，并通过计算所述P极化分量和所述S极化分量之间的差分相位来检测与所述目标样本相关联的折射率的改变从而确定所述目标样本特性。
14.如权利要求1所述的光学传感装置，进一步包括相位步进单元，用于对所述第一通路和所述第二通路之间的所述P极化分量和所述s 极化分量引入共同的时延。
15.如权利要求14所述的光学传感装置，其中，所述相位步进单元是压电驱动镜。
16.一种用于检测目标样本的特性的方法，包括从光源单元生成包含P极化分量和s极化分量的多色光束；将所述光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束，并将从所述第一通路输出的所述探测束和从所述第二通路输出的所述参考束重新组合；将与所述目标样本相关联的第一 SI^R效应引入至所述第一通路中的所述探测束；获得重新组合的光束的强度谱；以及基于所获得的强度谱检测所述目标样本的特性。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括将与参考样本相关联的第二评R效应引入至所述第二通路中的所述参考束。
18.如权利要求17所述的方法，其中，引入的所述第一sra效应是与所述目标样本相关联的第一长程Sra效应，引入的所述第二 sra效应是与所述参考样本相关联的第二长程 SI3R效应。
19.如权利要求16所述的方法，其中，生成所述多色光束的步骤包括 发射包含随机极化的多色光束；将所述光束转换为具有平面波前的平行光束；以及选择所述P极化分量和所述s极化分量之间的含量比。
20.如权利要求19的方法，其中，生成所述多色光束的步骤还包括 选择所发射的光束的波长。
21.如权利要求16所述的方法，其中，获得重新组合的光束的强度谱的步骤包括 从重新组合的光束中分离出P极化分量和s极化分量；以及捕获所述P极化分量和所述s极化分量的谱强度振荡信号。
22.如权利要求21所述的方法，其中，捕获所述谱强度振荡信号的步骤包括 将所述P极化分量分离为空间色散的波长，并将所述s极化分量分离为空间色散的波长；以及通过测量所述P极化分量的空间色散的波长中的每个波长的强度振荡信号、并测量所述s极化分量的空间色散的波长中的每个波长的强度振荡信号，捕获所述谱强度振荡信号。
23.如权利要求22所述的方法，其中，基于获得的强度谱检测目标样本特性的步骤包括收集所述P极化分量和所述s极化分量的谱强度振荡信号；以及通过计算所述P极化分量和所述s极化分量之间的差分相位来确定与所述目标样本相关联的折射率的改变从而检测所述目标样本特性。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括在所述第一通路和所述第二通路之间、对所述P极化分量和所述s极化分量引入共同的时延。
全文摘要
公开了一种光学传感装置以及使用该光学传感装置检测目标样本的特性的方法。该光学传感装置包括光源单元，生成包含p极化分量和s极化分量的多色光束；干涉测量单元，将所述光束分割为通过第一通路的探测束和通过第二通道的参考束，并将从所述第一通路输出的所述探测束和从所述第二通路输出的所述参考束重新组合；传感单元，设置于所述第一通路中，以将与目标样本相关联的第一SPR效应引入至所述探测束；以及检测单元，通过获得重新组合的光束的强度谱来检测所述目标样本的特性。通过在光学传感装置中引入多色光源，增大了检测动态范围和检测灵敏度。
文档编号G01N21/01GK102262051SQ20111015923
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月23日 优先权日2010年5月25日
发明者何浩培, 吴兆鹏, 胡志文, 胡树源 申请人:香港中文大学, 香港城市大学