據(jù)處理裝置12。其中：由直角棱鏡 601、PBS分光膜602、直角棱鏡603和平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射膜604構(gòu)成 的偏振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波反射裝置6 ;由四邊棱鏡701、金 屬薄膜702和測量液體介質(zhì)703構(gòu)成的克萊切曼結(jié)構(gòu)7。
【具體實施方式】
[0028] 以下結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明具體實施方法。
[0029] 圖1所示，本發(fā)明一種古斯-漢欣位移SPR高靈敏度介質(zhì)折射率檢測方法，包括 由半導(dǎo)體激光器電源1與帶尾光纖的半導(dǎo)體激光器2構(gòu)成的激光發(fā)射裝置、光開關(guān)3、偏振 光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置6、激勵SPR并增強古斯?jié)h 欣位移裝置7、全反射裝置8、光電轉(zhuǎn)換、信號放大和數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于所述的激勵 SPR并增強古斯?jié)h欣位移裝置是一束入射光兩次激勵SPR并兩次增強古斯?jié)h欣位移裝置； 所述的一束入射光兩次激勵SPR并兩次增強古斯?jié)h欣位移裝置由四邊棱鏡701、金屬薄膜 702及待測量介質(zhì)703構(gòu)成的克萊切曼結(jié)構(gòu)7和全反射裝置8組成；其中：
[0030] 魯所述的偏振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置包 含偏振光分束器（PBS)分光膜602、TM偏振光波全反射膜604和兩個直角棱鏡601、603 ;
[0031] 魯所述的光開關(guān)包含輸入光纖、傳感光支路光纖準(zhǔn)直器4、參考光支路光纖準(zhǔn)直器 5,輸入光纖與帶尾光纖的半導(dǎo)體激光器2之間通過光纖連接器連接；
[0032] 魯所述的光電轉(zhuǎn)換、信號放大和數(shù)據(jù)處理裝置包含光電位置傳感器9、電流電壓轉(zhuǎn) 換器10、差動放大電路11和數(shù)據(jù)處理裝置12。
[0033] 本發(fā)明一種古斯?jié)h欣位移SPR高靈敏度介質(zhì)折射率檢測方法的光電信號的傳輸 過程，由半導(dǎo)體激光器2發(fā)出的激光束經(jīng)光開關(guān)3后變?yōu)閰⒖脊馀c傳感光，參考光經(jīng)光纖準(zhǔn) 直器5到達(dá)偏振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置6,經(jīng)偏振 光分束器（PBS)分光膜602后，平行入射面振蕩（TM)的偏振光波直接入射到光電位置傳感 器9上產(chǎn)生參考光電流1"與I n，該電流提供基準(zhǔn)位移（或稱零點位移）；傳感光束經(jīng)光纖準(zhǔn) 直器4到達(dá)偏振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置6,經(jīng)PBS 分光膜602后，平行入射面振蕩（TM)的偏振光波垂直激勵SPR并增強古斯?jié)h欣位移裝置7 的四邊棱鏡701的第一工作面到達(dá)其底部，在底部金屬薄膜與待測介質(zhì)界面上第一次激勵 SPR并首次增強古斯?jié)h欣（GH)位移，之后，反射光到達(dá)全反射裝置8,經(jīng)全反射直角棱鏡8 兩次全反射后，以入射角γ進(jìn)入激勵SPR并增強古斯?jié)h欣位移裝置7的四邊棱鏡701的第 二工作面到達(dá)其底部，并在金屬薄膜與待測介質(zhì)界面上第二次激勵SPR并再次增強古斯?jié)h 欣位移；經(jīng)過兩次激勵SPR并兩次增強古斯?jié)h欣位移后的反射光，再次到達(dá)偏振光分束器 (PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置6被全反射薄膜604反射到光電位置 傳感器9上產(chǎn)生傳感光電流^與I :。傳感光電流與參考光電流經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器10后分 時經(jīng)過差動放大電路11放大，到達(dá)數(shù)據(jù)處理裝置12完成數(shù)據(jù)處理。
[0034] 數(shù)據(jù)處理裝置12提供光開關(guān)3的控制信號。數(shù)據(jù)處理裝置12處理數(shù)據(jù)的主要運 算之一是求參考光支路電流1"、I n對應(yīng)的電壓V"、1之差與傳感光支路電流I k、IJ#應(yīng)的電 壓Vk、V1之差的比值S (處理流程見圖5)，即S = [ (V Jn) AVk-V1)]。
[0035] 由于光開關(guān)3的光強比約為1:1，因此，經(jīng)過這種運算后所得到的電壓信號差值之 比S基本上消除了光電位置傳感器9的溫（或零）漂和半導(dǎo)體激光器光源強度波動的影響， 從而提高了測試系統(tǒng)的靈敏度。
[0036] 實現(xiàn)上述運算，主要是數(shù)據(jù)處理裝置控制和數(shù)據(jù)處理流程軟件完成的，其數(shù)據(jù)處 理裝置控制和數(shù)據(jù)處理流程圖，如圖5所示。所述的控制和數(shù)據(jù)處理流程為：
[0037] (1)、上電開始，測量系統(tǒng)初始化；
[0038] (2)、判斷有測量按鍵信號嗎？否N，則返回繼續(xù)判斷有測量按鍵信號嗎？是Y，檢 測到同步信號的高電平，啟動A/D轉(zhuǎn)換命令，采樣，記錄V ni和V n。
[0039] (3)、判斷采樣結(jié)束了嗎？否N，則返回繼續(xù)檢測到同步信號的高電平，啟動A/D轉(zhuǎn) 換命令，采樣，記錄VdP V n。是Y，檢測到同步信號的低電平，啟動A/D轉(zhuǎn)換命令，采樣，記錄 Vk^PVio
[0040] (4)、判斷采樣結(jié)束了嗎？否N，則返回繼續(xù)檢測到同步信號的低電平，啟動A/D轉(zhuǎn) 換命令，采樣，記錄\和V i。是Y，做減法和除法運算：[(Vni-Vn) AVk-V1)]，顯示運算后電壓 信號差值之比的結(jié)果，結(jié)束本次測試。
[0041] (5)、關(guān)機結(jié)束。
[0042] 圖2所示，一束入射光兩次激勵SPR并兩次增強古斯?jié)h欣位移結(jié)構(gòu)示意圖；在一 束入射光兩次激勵SPR并兩次增強古斯?jié)h欣位移的結(jié)構(gòu)中，假設(shè)四邊棱鏡和被測介質(zhì)的折 射率分別為叫和n i，金屬膜的復(fù)折射率為:％，d為金屬膜的厚度，λ。為光在真空中的波長。 四邊棱鏡的底部金屬薄膜與待測介質(zhì)界面上第一次激勵SPR后的反射光的電場為：
[0043] Elr=T1Ei= P !θχρ[-? δ ?Γ]Ε； (I)
[0044] 式中，P為振幅，δ &為相位角，E i為入射光的電場，r i為反射系數(shù)。
[0045] 具體實施中，四邊棱鏡701的兩個底角α的值應(yīng)與所測量介質(zhì)最小折射率對應(yīng)的 共振角的值相等；全反射裝置8的直角棱鏡斜邊的中點與四邊棱鏡701的D點重合，兩者在 CD邊用光膠粘接，粘接時要保證直角棱鏡斜邊與CD邊嚴(yán)格平行，全反射裝置8的斜邊與四 邊棱鏡701的DA邊夾角γ應(yīng)滿足：
[0046]
⑵
[0047] 式中，叫為四邊棱鏡的折射率，Δ Θ spR為兩次激勵SPR對應(yīng)的共振角之差。
[0048] 四邊棱鏡701的DA邊上光的透過率為：
[0049]
(3)
[0050] 式中，叫為四邊棱鏡的折射率，γ為全反射裝置8的直角棱鏡斜邊與四邊棱鏡701 的DA邊的角。
[0051] 四邊棱鏡的底部金屬薄膜與待測介質(zhì)界面上第二次激勵SPR后的反射光的電場 為：
[0052]
(4)
[0053] 式中，r為反射系數(shù)，E1A射光的電場，tTM為四邊棱鏡701的DA邊上光的透過率， P1S振幅，S &為相位角。
[0054] 由式（1)和（4)可得到兩次激勵SPR并增強的古斯?jié)h欣位移為：
[0055]
(53
[0056] 式中，Ic1為光在四邊棱鏡中的波矢，δ &為相位角，Θ 1和Θ 2分別為在四邊棱鏡的 第一和第二工作面到達(dá)其底部的第一和第二入射點的入射角，0lspjp Θ 2SPR分別為在四邊 棱鏡底面第一和第二入射點的第一和二次激勵SPR時的共振角。
[0057] 圖3所示是偏振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波反射裝置結(jié) 構(gòu)示意圖；具體實施中應(yīng)當(dāng)注意兩點：①作為參考光路的光纖準(zhǔn)直器5的自聚焦透鏡，在偏 振光分束器（PBS)及平行入射面振蕩（TM)的偏振光波全反射裝置6的直角棱鏡601中的 粘接位置，應(yīng)當(dāng)能保證光束中平行入射