的真實范圍由所附權利要求及其等同指明。
【主權項】
1.一種光學傳感裝置，包括: 寬帶光源，配置為生成包含P極化分量和S極化分量的第一光束； 干涉儀，配置為將所述P極化分量和所述S極化分量分別導向第一路徑和第二路徑，其中所述第一路徑具有不同于所述第二路徑的長度，以使所述P極化分量和所述s極化分量被反射并隨后重組，從而提供帶有所述P極化分量與所述s極化分量之間的干涉的第二光束； 參考裝置，配置為接收所述第二光束的一部分以提取由干涉引起的參考光學特性變化； SPR傳感器，配置為接收所述第二光束的其他部分并將與樣本相關的SPR效應引入至所述第二光束，從而生成帶有由SPR效應引起的探測光學特性變化的第三光束；以及 檢測器，配置為從所述第三光束提取探測光學特性變化并比較所述參考光學特性變化和所述探測光學特性變化以確定樣本特性。2.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述SPR傳感器包括: 棱鏡，配置為接收所述第二光束的其他部分； 轉換層，覆蓋于所述棱鏡的表面以用作傳感表面，并且接收的第二光束經過所述傳感表面；以及 樣本流腔室，布置在所述轉換層上以允許所述樣本流過所述傳感表面，從而使與所述樣本有關的SPR效應引入至經過所述傳感表面的第二光束。3.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述寬帶光源包括: 寬帶電磁輻射源，配置為發射包含所述P極化分量和所述S極化分量的寬帶光束； 校準器，配置為將所述寬帶光束轉換為平行光束；以及 極化器，配置為選擇所述P極化分量和所述s極化分量之間的含量比例。4.如權利要求3所述的光學傳感裝置，其中，所述寬帶光源還包括: 可變光圈，配置為調節光束的束直徑并限制光束的角視場。5.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述參考裝置包括: 極化器，配置為接收所述第二光束的一部分以產生參考光束； 透鏡，置于所述極化器后方并配置為將所述參考光束耦合至分析器；以及分析器，配置為提取由所述參考光束的P極化分量與S極化分量之間的干涉引起的參考光學特性變化。6.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述干涉儀包括: 寬帶極化分束器，配置為將所述第一光束分離為經過所述第一路徑的所述P極化分量和經過所述第二路徑的所述S極化分量； 第一四分多色波片，位于所述第一路徑中； 第二四分多色波片，位于所述第二路徑中，其中，所述第一四分多色波片和所述第二四分多色波片配置為改變經過的光束的P極化分量和s極化分量的極化性； 第一反射單元，位于所述第一四分多色波片后方以反射經過所述第一路徑的光束； 第二反射單元，位于所述第二四分多色波片后方以反射經過所述第二路徑的光束；以及 其中，反射的光束通過所述寬帶極化分束器重組，從而生成反射的光束中的P極化分量與S極化分量之間的干涉。7.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述干涉儀還包括: 非極化分束器，配置為將重組的光束分離為所述第二光束的一部分和所述第二光束的其他部分。8.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述檢測器包括: 極化器，配置為接收所述第三光束以產生探測光束； 透鏡，置于所述極化器后方并配置為將所述探測光束耦合至分析器，以便所述分析器提取由所述探測光束的SPR效應引起的探測光學特性變化；以及 處理模塊，配置為通過比較參考光學特性變化和探測光學特性變化來確定樣本特性。9.如權利要求8的光學傳感裝置，其中，所述檢測器還包括反射鏡和可變光圈，其中所述反射鏡配置為將接收的第三光束導向所述可變光圈，以使所述可變光圈限制所述檢測器的視場。10.如權利要求8所述的光學傳感裝置，其中，所述處理模塊接收來自所述參考裝置的參考光學特性變化和來自所述分析器的探測光學特性變化，并通過比較所述參考光學特性變化和所述探測光學特性變化來確定與所述樣本有關的折射率變化。11.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述光學特性包括光譜相位延遲、光強以及光譜分布中的至少一個。12.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述寬帶光源包括鎢燈、鹵素燈、弧光放電燈、白光發光二極管、寬帶超輻射發光二極管以及超連續激光光源中的至少一種。13.如權利要求3所述的光學傳感裝置，其中，所述寬帶光束通過串聯多個單獨的電磁輻射源而生成。14.如權利要求1所述的光學傳感裝置，其中，所述干涉儀為邁克爾遜干涉儀或馬赫-曾德爾干涉儀。15.一種用于檢測樣本特性的方法，包括: 從寬帶光源生成包含P極化分量和S極化分量的第一光束； 將所述P極化分量和所述s極化分量分別導向第一路徑和第二路徑，其中所述第一路徑具有不同于所述第二路徑的長度，以使所述P極化分量和所述s極化分量被反射并隨后重組從而提供帶有所述P極化分量與所述s極化分量之間的干涉的第二光束； 提取由在所述第二光束的一部分的P極化分量與s極化分量之間的干涉引起的參考光學特性變化； 將與所述樣本有關的SPR效應引入至所述第二光束的其他部分，從而生成帶有由所述SPR效應引起的探測光學特性變化的第三光束； 提取由所述第三光束的SPR效應引起的探測光學特性變化；以及 比較所述參考光學特性變化和所述探測光學特性變化以確定樣本特性。16.如權利要求15所述的方法，其中，所述引入的步驟包括: 通過棱鏡接收所述第二光束的其他部分； 將轉換層覆蓋于所述棱鏡的表面以用作傳感表面，接收的第二光束經過所述傳感表面；以及 通過允許所述樣本流過所述傳感表面將與所述樣本有關的SPR效應引入至經過所述傳感表面的第二光束。17.如權利要求15所述的方法，其中，所述生成的步驟包括: 發射包含所述P極化分量和所述s極化分量的寬帶光束； 將所述寬帶光束轉換為所述平行光束；以及 選擇所述P極化分量和所述S極化分量之間的含量比例。18.如權利要求17所述的方法，其中，所述生成的步驟還包括: 調節光束的束直徑并限制光束的角視場。19.如權利要求15所述的方法，其中，所述提取參考光學特性變化的步驟包括: 接收所述第二光束的一部分以生成參考光束； 將所述參考光束耦合至所述分析器；以及 提取由所述參考光束的P極化分量與s極化分量之間的干涉引起的參考光學特性變化。20.如權利要求15所述的方法，其中，所述導向的步驟包括: 將所述第一光束分離為經過所述第一路徑的P極化分量和經過所述第二路徑的S極化分量; 改變在所述第一路徑和所述第二路徑中經過的光束的極化性； 分別反射經過所述第一路徑和所述第二路徑的光束；以及 重組反射的光束，從而產生所述P極化分量與所述S極化分量之間的干涉。
【專利摘要】本發明涉及一種用于檢測樣本特性的光學傳感裝置和方法。該光學傳感裝置包括：寬帶光源，配置為生成包含p極化分量和s極化分量的第一光束；干涉儀，配置為將p極化分量和s極化分量分別導向第一路徑和第二路徑，第一路徑具有不同于第二路徑的長度，以使p極化分量和s極化分量被反射并隨后重組，從而提供具有干涉的第二光束；參考裝置，配置為接收第二光束的一部分以提取由干涉引起的參考光學特性變化；SPR傳感器，配置為接收第二光束的其他部分并將與樣本相關的SPR效應引入至第二光束，從而生成帶有探測光學特性變化的第三光束；以及檢測器，配置為從第三光束提取探測光學特性變化并比較其與參考光學特性變化以確定樣本特性。
【IPC分類】G01N21/552
【公開號】CN105021574
【申請號】CN201510196717
【發明人】何浩培, 胡樹源, 胡志文, 吳兆鵬, 江紹佳
【申請人】香港中文大學, 香港城市大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年4月23日
【公告號】US20150308950