CN110927121A - 一种基于白光干涉光谱的相位型spr检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法，所述装置包括：光源、滤波偏振模块、波片、SPR传感模块、面阵探测器以及控制终端。本发明利用波片对入射光中的P偏振光和S偏振光产生相位延迟，发生光谱干涉现象；为了实现高通量传感，采用光频时分复用技术，利用面阵探测器对传感面成像，获得所有位点的白光干涉光谱，并对白光干涉光谱进行频域分析，获得不同折射率样品对应的共振波长，再通过共振波长选取有效正弦干涉光谱，利用算法实时获取不同折射率样品对应的相位变化，获得待测样品分子相互作用信息，通过在不同波段同时监测SPR相位变化，扩大检测动态范围，且不需要外部调制器对光波调制，装置结构简单。

Description

一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法
技术领域
本发明属于光学传感成像技术领域，尤其涉及的是一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法。
背景技术
表面等离子共振(Surface plasmon resonance,SPR)传感技术具有免标记、实时监测、样品消耗量少、高灵敏度和高通量检测的优点，在环境监测、食品安全、基因组学和蛋白质组学的研究等领域具有广泛的应用。SPR是一种光学现象，在特定条件下的光入射到一些金属表面发生全反射，入射光入射到金属中的倏逝波与金属表面的表面等离子体波发生共振，共振条件与金属膜表面的光学参数有关，通过鉴别不同共振光学参数产生了不同类型的SPR传感器，如强度调制、角度调制、光谱调制和相位调制。
强度型具有光路简单易实现的优势，目前已经得到了应用。但是由于该方式是直接对反射光光强进行探测，存在着灵敏度低、动态范围小等缺陷。相比强度型SPR传感技术，波长型SPR传感技术、角度型SPR传感技术具有更高的灵敏度、更大的动态范围。两种传感技术灵敏通常在10-6到10-7RIU之间，动态范围为10-2RIU。但是波长型、角度型SPR传感技术，是通过检测SPR共振峰实现的传感，而在共振峰附近光强很弱，使得信噪比降低，限制了两种技术的灵敏度。在四种SPR传感技术中，相位型SPR传感技术具有最高的灵敏度，灵敏度通常在10-7到10-9RIU之间，但是相位型SPR检测动态范围小(10-4RIU)，限制了其在实际检测中的应用。另外，由于光波相位不能直接测量，因此现有相位调制SPR均需要外部调制器对光波调制，导致系统结构复杂，高通量检测成本高。
因此，现有技术有待于进一步的改进。
发明内容
鉴于上述现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法，克服现有相位调制SPR检测装置需要外部调制器对光波进行调制，装置结构复杂，高通量检测成本高，SPR检测动态范围小的缺陷。
本发明所公开的第一实施例为基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，包括：
光源，用于发射宽带光；
滤波偏振模块，用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波和偏振，以获得不同波长的窄带偏振光；
波片，用于接收不同波长的所述窄带偏振光并对所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，以获得若干偏振干涉光；
SPR传感模块，用于放置待测样品，并与若干所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光并对若干相位改变的所述偏振干涉光进行反射；
面阵探测器，用于收集若干相位改变的所述偏振干涉光，得到多幅偏振干涉光谱图像；
控制终端，用于根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出相位变化。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，所述SPR传感模块包括：棱镜、传感芯片和流通池；
所述棱镜用于接收若干所述偏振干涉光，并使若干所述偏振干涉光在所述棱镜界面发生全内反射；
所述传感芯片用于与若干所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；
所述流通池用于放置待测样品并使所述待测样品通过所述传感芯片表面。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，所述滤波偏振模块包括：
声光滤波器，用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波，产生不同波长的窄带光；
偏振片，用于接收不同波长的所述窄带光并使所述窄带光发生偏振，以获得不同波长的窄带偏振光。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，所述光源与所述滤波偏振模块之间还设置有准直透镜组、耦合光纤以及第一透镜；
所述准直透镜组用于对光源发射的所述宽带光进行准直后聚焦；
所述耦合光纤位于所述准直透镜组与所述滤波偏振模块之间，用于对准直聚焦后的所述宽带光进行耦合；
所述第一透镜位于所述耦合光纤与所述滤波偏振模块之间，用于对所述耦合光纤耦合后的所述宽带光进行准直。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，所述声光率波器的偏振方向与水平面的夹角为45°；所述偏振片的偏振方向与所述声光滤波器的偏振方向平行。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其中，所述SPR传感模块与所述面阵探测器之间还设置有检偏器；所述检偏器的偏振方向与所述偏振片的偏振方向垂直；所述检偏器用于接收所述SPR传感模块反射的若干相位改变的所述偏振干涉光，以消除若干相位改变的所述偏振干涉光中的杂散光，提高信噪比。
本发明所公开的第二实施例为一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其中，包括：
对光源发射的宽带光进行滤波和偏振，获得不同波长的窄带偏振光；
对不同波长的所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，获得若干偏振干涉光；
使若干所述偏振干涉光与放置待测样品的SPR传感模块产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；
收集若干相位改变的所述偏振干涉光，得到所述SPR传感模块的传感面上的多幅偏振干涉光谱图像；
根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其中，所述从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化的步骤包括：
对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长；
根据所述共振波长确定所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的有效正弦干涉光谱，从所述有效正弦干涉光谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其中，所述对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长的步骤包括：
对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得波长-相位变化曲线；
对所述波长-相位变化曲线进行求导，获得波长-相位变化率曲线；
根据所述波长-相位变化率曲线获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长。
所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其中，所述从所述有效正弦干涉谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化的步骤具体包括：
生成不同相位、不同周期的参考信号，将所述不同相位、不同周期的参考信号依次与所述有效正弦干涉光谱进行互相关运算，获得每个位点的相关系数对应的多个二维数组；
根据所述每个位点的相关系数对应的多个二维数组获取不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
有益效果，本发明提供了一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法，利用具有一定厚度的波片对入射光的P偏振光和S偏振光产生相位延迟，从而发生光谱干涉现象；为了实现高通量传感，采用光频时分复用技术，利用面阵探测器对传感面成像，获得所有位点的白光干涉光谱，通过对白光干涉光谱进行频域分析，获得不同位点的不同折射率样品对应的共振波长，再通过共振波长选取有效正弦干涉光谱，利用算法实时获取不同折射率样品对应的SPR相位变化，从而获得待测样品分子相互作用信息，通过在不同波段同时监测所有位点的SPR相位变化，实现高通量检测，扩大检测动态范围，且不需要外部调制器对光波调制，装置结构简单。
附图说明
图1是现有SPR检测装置的结构示意图；
图2是本发明所提供的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置的结构示意图；
图3是本发明中面阵探测器记录的一系列偏振干涉图像以及根据偏振干涉图像获得的白光干涉光谱图；
图4是本发明所提供的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法的较佳实施例流程图；
图5是本发明中由白光干涉光谱获得的波长-相位变化率曲线图；
图6是本发明中由共振波长提取的有效正弦干涉光谱图；
图7是本发明中采用不同波长的入射光激发不同折射率样品得到的相位随折射率变化曲线图；
图8是本发明中采用不同波长的入射光激发不同折射率样品得到的折射率对应的相位变化线性关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有相位调制SPR装置的结构示意图如图1所示，包括：激光器11，用于对激光器11产生的光束进行调制的调制器12，用于对调制后的光束进行分束的分束镜13。分束镜13将调制后的光束分为两束，一束直接经过偏振片17并被探测器18探测作为参考光，另一束经过棱镜14照射到与待测样品16接触的传感膜15上，与传感膜15产生等离子体共振后被反射到偏振片17并被探测器18探测接收作为信号光，通过对参考光与信号光进行相关运算得到SPR相位信息。现有的相位调制SPR装置中需要使用调制器对光束进行调制，装置结构复杂，高通量检测成本高，SPR检测动态范围小。为了解决上述问题，本发明提供了一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，如图2所示，本发明的SPR检测装置包括：用于发射宽带光的光源21；用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波和偏振，以获得不同波长的窄带偏振光的滤波偏振模块22；用于接收不同波长的所述窄带偏振光并对所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，以获得若干偏振干涉光的波片23；用于放置待测样品，并与若干所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光并对若干相位改变的所述偏振干涉光进行反射的SPR传感模块24；用于收集所述SPR传感模块的传感面的所有位点的若干相位改变的所述偏振干涉光，得到多幅偏振干涉光谱图像的面阵探测器27，以及用于根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得传感面的所有位点的白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出传感面的所有位点的SPR相位变化的控制终端(图中未示出)。具体SPR检测过程中，通过滤波偏振模块22对光源21产生的宽带光进行滤波和偏振得到不同波长的窄带偏振光，经过波片23对不同波长的窄带偏振光引入附加相位差，得到偏振干涉光；所述偏振干涉光通过放置有待测样品的SPR传感模型24反射后获得传感面的所有位点的若干相位改变的偏振干涉光并通过面阵探测器27记录传感面的所有位点的偏振干涉光谱图像。滤波偏振模块22每改变一次波长，面阵探测器27记录一副图像，每幅图像的相同位置像素构成一条白光干涉光谱，滤波偏振模块22扫描完一个周期后，面阵探测器27记录一系列偏振干涉光谱图像，获得所有位点的白光干涉光谱，控制终端根据获得的白光干涉光谱提取出传感面的所有位点的SPR相位变化，从而实现对待测样品的高通量SPR相位检测。
所述SPR传感模块24包括：棱镜241、传感芯片242和流通池243。所述棱镜241用于接收波片23产生的若干偏振干涉光，并使所述偏振干涉光在所述棱镜241界面发生全内反射；所述传感芯片242用于与所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；所述流通池243用于放置待测样品并使所述待测样品通过所述传感芯片242表面。在实际应用中，通常使用化学性质稳定的金膜以及固定在金膜表面的探针分子构成传感芯片242，通过金膜与偏振干涉光产生等离子体共振，通过金膜上的探针分子与待测样品结合引起金膜表面的折射率发生变化，从而使反射的偏振干涉光的相位发生变化以对待测样品进行SPR检测。但光直接从空气中照射到金膜表面无法激发表面等离子波，而利用光在玻璃界面发生全内反射时的隐失波，就可以激发金膜表面的自由电子产生表面等离子波。当需要通过SPR检测装置测量待测样品分子之间相互作用时，使待测样品由流通池243的一端流入，经过传感芯片242后由流通池243的另一端流出(如图2箭头所示)，待测样品与传感芯片242上的探针分子结合，使得传感芯片242即传感面上的金膜表面的相应位点的折射率发生变化，进而引起棱镜241反射的偏振干涉光的相位发生变化，因而通过对棱镜241反射的偏振干涉光的相位进行分析就能对待测样品进行准确检测。
在一具体实施方式中，所述滤波偏振模块22包括：用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波，产生不同波长的窄带光的声光滤波器221；位于所述声光滤波器221与所述波片23之间，用于接收所述声光滤波器221产生的不同波长的窄带光，并使不同波长的所述窄带光发生偏振，以获得不同波长的窄带偏振光的偏振片222。具体检测过程中，通过声光滤波器221对光束进行滤波得到不同波长的窄带光，并使不同波长的所述窄带光产生偏振，得到不同波长的窄带偏振光，以便后续步骤中对不同波段的SPR相位变化进行监测，扩大检测动态范围。
在一具体实施方式中，所述波片23的光程差大于105，所述声光滤波器221的偏振方向与水平面的夹角为45°，所述偏振片222的偏振方向与所述声光滤波器221的偏振方向平行，以使得P偏振光和S偏振光入射的强度相等，保证良好的正弦干涉光谱信号。由于需要对SPR传感模块24反射的干涉光谱进行分析获得SPR相位变化，因而光源21发射的光谱为连续的宽谱光，所述光源21可以为卤素灯、白光激光器等相关光源等，但是白光激光器等相干光源会由于散斑现象引起检测噪声，影响系统灵敏度。在一具体实施例中，所述光源21为卤素灯。
在一具体实施方式中，所述光源21与所述滤波偏振模块22之间还设置有准直透镜组28、耦合光纤29以及第一透镜30。所述准直透镜组28用于对所述光源21发射的宽带光进行准直后聚焦，其包括第一透镜281和第二透镜282。所述准直透镜组28与所述滤波偏振模块22之间还设置有耦合光纤29，所述耦合光纤29用于对准直聚焦后的宽带光进行耦合。所述耦合光纤29与所述滤波偏振模块22之间还设置有第一透镜30，所述耦合光纤29出射端位于所述第一透镜30的焦面上，所述第一透镜30用于对所述耦合光纤29耦合后的宽带光进行收集、准直。具体SPR检测过程中，光源21发射的宽带光经过准直透镜组28进行准直聚焦到耦合光纤29中进行耦合后，经过第一透镜30收集、准直后，再照射到滤波偏振模块22上进行滤波偏振。
在一具体实施方式中，所述SPR传感模块24与所述面阵探测器27之间还设置有检偏器25。所述检偏器25的偏振方向与所述偏振片222的偏振方向垂直，所述检偏器25用于接收所述SPR传感模块24反射的传感面的所有位点的若干相位改变的偏振干涉光，以消除所述偏振干涉光中的杂散光，提高信噪比。所述检偏器25和所述面阵探测器27之间还设置有第二透镜26，所述第二透镜26用于收集检偏器25检偏后的偏振干涉光。
在一具体实施方式中，声光滤波器221每改变一个波长，面阵探测器27记录一副偏振干涉图像，声光滤波器221光谱扫描完一个周期，面阵探测器27记录一系列偏振干涉图像，如图3所示，所有偏振干涉图像中的相同像元构成一个位点的一条偏振白光干涉光谱，扫描结束后所有偏振干涉图像构成整个传感面上所有位点的白光干涉光谱。通过对获得的白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得不同位点的不同折射率样品对应的共振波长，再通过提取共振波长区域的完整正弦干涉光谱，最后利用循环迭代参数扫描相关运算提取不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
在一具体实施方式中，本发明还提供一种上述所述基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置对应的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，如图4所示，所述方法包括如下步骤：
S1、对光源发射的宽带光进行滤波和偏振，获得不同波长的窄带偏振光；
S2、对不同波长的所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，获得若干偏振干涉光；
S3、使若干所述偏振干涉光与放置待测样品的SPR传感模块产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；
S4、收集若干相位改变的所述偏振干涉光，得到所述SPR传感模块的传感面上的多幅偏振干涉光谱图像；
S5、根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化。
在一具体实施方式中，为了对待测样品进行SPR检测，通过光源发射光谱连续的宽带光后，对所述宽带光进行滤波和偏振，获得不同波长的窄带偏振光；对不同波长的所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，获得若干偏振干涉光；然后使若干偏振干涉光与放置有待测样品的SPR传感模块产生等离子体共振，具体是与SPR传感模块中的传感芯片的全部传感位点产生等离子体共振，而待测样品与传感芯片的接触会引起传感芯片表面即传感面上位点折射率变化，进而引起SPR传感模块反射的偏振干涉光的相位变化，从而得到传感面的所有位点的若干相位改变的偏振干涉光；通过收集SPR传感模块反射的传感面的所有位点的若干相位改变的偏振干涉光，得到多幅偏振干涉光谱图像，所有偏振干涉光谱图像中的相同相元构成一个位点的一条偏振白光干涉光谱，这样所有偏振干涉光谱图像构成整个传感面上所有位点的全部偏振白光干涉光谱。根据多幅偏振干涉光谱图像就可以获得所有位点的白光干涉光谱，从所述白光干涉光谱中提取出由于待测样品与传感芯片结合引起的偏振干涉光谱的相位变化，就能对待测样品进行高通量并行准确测量，且由于是通过在不同波段同时监测SPR相位变化，扩大检测动态范围。
在一具体实施方式中，步骤S5中所述从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化的步骤具体包括：
S51、对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长；
S52、根据所述共振波长确定所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的有效正弦干涉光谱，从所述有效正弦干涉光谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
在一具体实施方式中，根据多幅偏振干涉光谱图像获得传感面上所有位点的白光干涉光谱后，对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得传感面上不同位点的不同折射率样品的共振波长；然后以获得的共振波长为中心，选取出线性区内的干涉光谱作为不同折射率样品对应的有效正弦干涉光谱，利用循环迭代参数扫描相关算法从所述有效正弦干涉光谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。具体应用过程中，待测样品与传感芯片传感位点结合会引起传感芯片表面折射率的变化，而不同表面折射率的传感芯片对应不同的共振波长，从所述共振波长中提取出不同位点的不同折射率样品对应的有效正弦干涉光谱，并利用相关算法提取出SPR相位变化，从而对待测样品进行检测。
在一具体实施方式中，所述步骤S51包括：
S511、对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得波长-相位变化曲线；
S512、对所述波长-相位变化曲线进行求导，获得波长-相位变化率曲线；
S513、根据所述波长-相位变化率曲线获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长。
在一具体实施方式中，获取到白光干涉光谱后首先对其进行窗口傅立叶变换，获得波长-相位变化曲线；然后对获得的所述波长-相位变化曲线进行求导，获得波长-相位变化率曲线，从所述波长-相位变化率曲线中获取相位变化率最大时对应的波长即为传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长。对每一组白光干涉光谱获取对应的共振波长，即可获得传感面所有位点的共振波长。折射率为na和nb的样品对应的波长-相位变化率曲线如图5所示，从图5可以得到折射率为na的样品对应的共振波长为λa,折射率为nb的样品对应的共振波长为λb。
在一具体实施方式中，步骤S52中所述从所述有效正弦干涉谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的相位变化的步骤具体包括：
S521、生成不同相位、不同周期的参考信号，将所述不同相位、不同周期的参考信号依次与所述有效正弦干涉光谱进行互相关运算，获得每个位点的相关系数对应的多个二维数组；
S522、根据所述每个位点的相关系数对应的多个二维数组获取不同位点的不同折射率样品对应的相位变化。
在一具体实施方式中，根据波长-相位变化率曲线获得不同位点的不同折射率样品对应的共振波长后，以所述共振波长为中心，选取出线性区内的干涉光谱作为提取SPR相位变化的有效正弦干涉光谱，如图6所示，以共振波长λa和λb为中心，选取出线性区内的干涉光谱如图6中小框内曲线图所示。然后生成一个正弦函数信号作为参考信号，改变所示参考信号的周期、相位，正弦函数每改变一次周期、相位，则与获取到的有效正弦干涉光谱进行一次互相关运算，得到相关系数。当周期和相位都扫描完成，每个位点都会产生一个相关系数的二维数组，得到每个位点的相关系数对应的多个二维数组。当相关系数最大时，参考信号与共振波长区域的正弦干涉谱的相似度最高，则此时参考信号的相位即为有效正弦干涉光谱对应的相位，进而根据有效正弦干涉光谱对应的相位获得不同折射率样品对应的SPR相位变化，对待测样品进行SPR检测。
在一具体实施方式中，所述参考信号的周期和相位改变的步长分别为0～0.5倍周期和0～10°相位。图7和图8所示为采用不同波长的入射光激发不同折射率样品，相位随折射率变化曲线图以及折射率对应的相位变化线性关系图。由图7和图8可以看出，获取到不同折射率样品对应的相位后，可得到不同折射率样品对应的SPR相位变化Δφi。当针对不同折射率样品采用不同波长的入射光激发时，其检测的SPR相位变化范围为Δφ1+Δφ2+Δφ3+…+Δφi，从而针对不同折射率样品采用不同波长的入射光激发能够有效地增大相位型SPR检测的动态范围。
综上所述，本发明提供了一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置及方法，所述装置包括：光源；用于对光源发射的宽带光进行滤波和偏振的滤波偏振模块；用于对滤波偏振模块产生的不同波长的窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，获得若干偏振干涉光的波片；用于放置待测样品，并与若干偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光并对若干相位改变的所述偏振干涉光进行反射的SPR传感模块；用于收集若干相位改变的偏振干涉光，得到多副偏振干涉光谱图像的面阵探测器；用于根据多副偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，从白光干涉光谱中提取出SPR相位变化的控制终端。本申请利用具有一定厚度的波片对入射光的P偏振光和S偏振光产生相位延迟，从而发生光谱干涉现象；为了实现高通量传感，采用光频时分复用技术，利用面阵探测器对传感面成像，获得所有位点的白光干涉光谱，通过对白光干涉光谱进行频域分析，获得不同位点的不同折射率样品对应的共振波长，再通过共振波长选取有效正弦干涉光谱，利用算法实时获取不同折射率样品对应的相位变化，从而获得待测样品分子相互作用信息，通过在不同波段同时监测SPR相位变化，扩大检测动态范围,且不需要外部调制器对光波调制，装置结构简单。
应当理解的是，本发明的系统应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，包括：
光源，用于发射宽带光；
滤波偏振模块，用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波和偏振，以获得不同波长的窄带偏振光；
波片，用于接收不同波长的所述窄带偏振光并对所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，以获得若干偏振干涉光；
SPR传感模块，用于放置待测样品，并与若干所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光并对若干相位改变的所述偏振干涉光进行反射；
面阵探测器，用于收集若干相位改变的所述偏振干涉光，得到多幅偏振干涉光谱图像；
控制终端，用于根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化。
2.根据权利要求1所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，所述SPR传感模块包括：棱镜、传感芯片和流通池；
所述棱镜用于接收若干所述偏振干涉光，并使若干所述偏振干涉光在所述棱镜界面发生全内反射；
所述传感芯片用于与若干所述偏振干涉光产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；
所述流通池用于放置待测样品并使所述待测样品通过所述传感芯片表面。
3.根据权利要求1所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，所述滤波偏振模块包括：
声光滤波器，用于接收所述宽带光并对所述宽带光进行滤波，产生不同波长的窄带光；
偏振片，用于接收不同波长的所述窄带光并使所述窄带光发生偏振，以获得不同波长的窄带偏振光。
4.根据权利要求3所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，所述光源与所述滤波偏振模块之间还设置有准直透镜组、耦合光纤以及第一透镜；
所述准直透镜组用于对光源发射的所述宽带光进行准直后聚焦；
所述耦合光纤位于所述准直透镜组与所述滤波偏振模块之间，用于对准直聚焦后的所述宽带光进行耦合；
所述第一透镜位于所述耦合光纤与所述滤波偏振模块之间，用于对所述耦合光纤耦合后的所述宽带光进行准直。
5.根据权利要求3所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，所述声光率波器的偏振方向与水平面的夹角为45°；所述偏振片的偏振方向与所述声光滤波器的偏振方向平行。
6.根据权利要求3所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测装置，其特征在于，所述SPR传感模块与所述面阵探测器之间还设置有检偏器；所述检偏器的偏振方向与所述偏振片的偏振方向垂直；所述检偏器用于接收所述SPR传感模块反射的若干相位改变的所述偏振干涉光，以消除若干相位改变的所述偏振干涉光中的杂散光，提高信噪比。
7.一种基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其特征在于，包括：
对光源发射的宽带光进行滤波和偏振，获得不同波长的窄带偏振光；
对不同波长的所述窄带偏振光中的P偏振光和S偏振光引入附加相位差，获得若干偏振干涉光；
使若干所述偏振干涉光与放置待测样品的SPR传感模块产生等离子体共振，得到若干相位改变的偏振干涉光；
收集若干相位改变的所述偏振干涉光，得到所述SPR传感模块的传感面上的多幅偏振干涉光谱图像；
根据多幅所述偏振干涉光谱图像获得白光干涉光谱，并从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化。
8.根据权利要求7所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其特征在于，所述从所述白光干涉光谱中提取出SPR相位变化的步骤包括：
对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长；
根据所述共振波长确定所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的有效正弦干涉光谱，从所述有效正弦干涉光谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
9.根据权利要求8所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其特征在于，所述对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长的步骤包括：
对所述白光干涉光谱进行窗口傅立叶变换，获得波长-相位变化曲线；
对所述波长-相位变化曲线进行求导，获得波长-相位变化率曲线；
根据所述波长-相位变化率曲线获得所述传感面上不同位点的不同折射率样品对应的共振波长。
10.根据权利要求9所述的基于白光干涉光谱的相位型SPR检测方法，其特征在于，所述从所述有效正弦干涉谱中提取出不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化的步骤具体包括：
生成不同相位、不同周期的参考信号，将所述不同相位、不同周期的参考信号依次与所述有效正弦干涉光谱进行互相关运算，获得每个位点的相关系数对应的多个二维数组；
根据所述每个位点的相关系数对应的多个二维数组获取不同位点的不同折射率样品对应的SPR相位变化。
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