| 主权项 |
1.一种外差干涉表面电浆波感测方法,用来量测附着于一全反射元件之一待测物的介电常数或折射率变化,该全反射元件具有一第一折射率,且在供全反射之一基底侧形成有具一定厚度之一金属薄膜,该金属薄膜具有低于该第一折射率之一第二折射率,该待测物系被附着于该金属薄膜远离该全反射元件基底之侧面,该方法包括下列步骤:(a)将一同调性光束入射至该全反射元件之该基底,使得该金属薄膜与该待测物界面上产生表面电浆波,其中该光束可分光为一信号光束(P波)及一参考光束(S波);信号光束具有两种不同频率之P1和P2分量、且该二分量之偏极化方向彼此平行;参考光束具有两种不同频率之S1和S2分量,其频率分别相同于P1和P2分量,且该两分量之偏极化方向彼此平行;(b)利用极化光分光片将经全反射后之参考光束和信号光束分开;(c)感测该参考光束和信号光束,并分别转换为参考信号及外差干涉信号输出;(d)比对该外差干涉信号相对于该参考信号之振幅及相位变化。2.根据申请专利范围第1项所述之方法,更包括在步骤(a)前调整并校正入射同调性光束的角度使得在该金属薄膜和该待测物界面上产生表面电浆波之步骤(b)和(c)。3.根据申请专利范围第1项所述之方法,更包括在步骤(c)及步骤(d)间,以一预定频率为中心,过滤该外差干涉信号及参考信号。4.根据申请专利范围第1项所述之方法,其中双频率相互垂直P波和S波线偏极化雷射光可由选择自以下方法所组成的族群中而完成:(1)单频率线偏极化雷射结合相位调制器,极化光之元件,Mach-Zehnder干涉仪;(2)单频率线偏极化雷射结合固定驱动频率之电光调变器;(3)半导体雷射配合电流调制之电源供应器和极化光元件,组成Mach-Zehnder干涉仪;(4)双频率同调相关之P偏振光和S偏振光可利用单频率线偏极化半导体雷射配合极化保持单模光纤和积体光学元件,相位调制器形成Mach-Zehnder干涉仪;以及(5)双频率同调相关之P偏振光和S偏振光亦可利用单频率线偏极雷射光配合相位调变装置形成Michelson干涉仪。5.根据申请专利范围第1项所述之方法,其中双频率相互垂直线偏极化雷射可由双频率相互垂直圆线偏极化雷射光取代,装置中极化光元件组为一极化光分光片,可将P1偏振光,P2偏振光,和S1偏振光,S2偏振光分开,成为信号光束和参考光束。6.根据申请专利范围第1项所述之方法,其中外差干涉信号之振幅及相位大小可利用振幅解调装置及相位解调装置完成,并可扩充成为多通道外差干涉表面电浆波感测系统。7.根据申请专利范围第6项所述之方法,其中多通道外差干涉信号光束系由一维阵列光侦检器所接收,并分别由振幅解调装置及相位解调装置即时量测对应之外差干涉信号的振幅及相位变化,该双频率线偏极化雷射光束可利用柱形透镜方式以达到多通道感测所需要的平行光束。8.根据申请专利范围第6项所述之方法,其中多通道外差干涉信号光束系由二维阵列光侦检器所接收,并分别由振幅解调装置及相位解调装置即时量测对应之外差干涉信号的振幅及相位变化,该双频率线偏极化雷射光束可利用雷射光扩束透镜组以达到多通道感测所需要的平行光束。9.一种外差干涉表面电浆波感测装置,用来量一待测物的介电常数或折射率变化,该全反射元件具有一第一折射率,且在供全反射之一基底侧形成有具一定厚度之一金属薄膜,该金属薄膜具有低于该第一折射率之一第二折射率,该待测物系被附着于该金属薄膜远离该全反射元件基底之侧面,该装置包括:一稳频雷射光源装置,供产生具有双频率分量、且偏极化方向彼此平行之信号光束及参考光束;一具有第一折射率的全反射元件,该元件具有一供全反射之基底,且该基底形成有具一定厚度之一金属薄膜,该金属薄膜具有低于该第一折射率之一第二折射率,及在远离该全反射元件基底之侧面附着该待测物,该信号光束系被入射至该全反射元件之该基底,使得该金属薄膜与该待测物界面上产生二表面电浆波,藉此改变该全反射之信号光束(P1波和P2波),而全反射之S1波和S2波则形成参考光束,再经由极化光分光片将参考光束和信号光束分开;二光侦检器,分别用以将该参考光束及该反射信号光束转换成一参考信号及一外差干涉信号;以及一处理装置,用以比对该外差干涉信号相对该参考信号之相位及∕或振幅变化。10.根据申请专利范围第9项所述之装置,其中该稳频雷射光源装置包括一极化光元件组,使得入射雷射光转变成不同频率且相互同调关连之L1线偏振波和L2线偏振波,其中P波分量P1和P2偏振雷射光经全反射在金属膜和化学薄膜界面上分别产生表面电浆波,其反射P1'波和P2'波产生外差干涉信号,其拍频等于双频率之差频;L1波和L2波在S波分量S1波和S2偏振雷射光经全反射后形成外差干涉参考光束,其拍频等于双频率之差频。11.根据申请专利范围第10项所述之装置,其中该极化光元件组包括一极化光分析片。12.根据申请专利范围第9项所述之装置,其中该稳频雷射光源装置包括一角度调整装置,用以调整并校正入射雷射光的角度,使得表面电浆波在该金属薄膜和该化学或生物薄膜界面上产生表面电浆波。13.根据申请专利范围第9项所述之装置,其中该处理装置包括二带通滤波器,分别过滤该参考信号及该外差干涉信号。14.根据申请专利范围第9项所述之装置,其中该处理装置包括一锁相放大器,以测量外差干涉信号之振幅及相位变化。15.根据申请专利范围第9项所述之装置,其中该全反射装置系选择自棱镜、光纤以及积体光学元件所组成的族群中。16.根据申请专利范围第9项所述之装置,任何利用双频率P1,P2波产生二个表面电浆波,并在反射光产生外差干涉信号之方法及装置皆应涵盖在本专利范围内。图式简单说明:第一图 棱镜表面电浆波产生说明图第二图 强度反射率R和入射角度关系说明第三图 棱镜双表面电浆波(P1波+P2波)产生说明第四图 表面电浆波棱镜光学组件图第五图 新型外差干涉式表面电浆波感测装置及方法图(I)第六图 新型外差干涉式表面电浆波感测装置及方法图(II)第七图 新型外差干涉式表面电浆波感测装置及方法图(III)第八图 多通道外差干涉表面电浆波感测系统 |
