用表面等离子波相位检测法测量液体折射率

表面等离子体波（ＳＰＷ） 检测技术近年来已被应用在生物传感领域。它通过探测介质的折射率变化来探测生物反应。理论分析表明，利用ＳＰＷ 相位检测的方法可以实现高分辨率的液体折射率测量。在优化测量参数的基础上，使用低频差横向塞曼激光器为光源，进行了验证实验，实验结果与理论相符合。

锁相倍频式高分辨横向塞曼外差干涉仪

阐述了分裂频率约为100kHz的横向塞曼效应激光器及以其为光源的分辨率为10nm的动态式外差干涉仪。仪器应用了国产锁相环器件,采用了专门设计的前馈控制器,使其锁定范围从±15％扩展到±40％,满足了仪器的技术要求。仪器填补了国内高分辨位移动态测量仪的空白。

迭层式双折射膜系双频激光器

为了简化双折射双频激光器的结构 ,减小激光谐振腔的调节难度 ,增强频差的稳定性 ,构建了一种以迭层式双折射膜系为双折射元件产生频率分裂的新型双频激光器。迭层式双折射膜系由反射膜、双折射膜和增透膜等层叠组成 ,不同的膜层独立地完成不同的功能。实验中综合利用横向塞曼效应和He Ne激光器的腔内双折射效应 ,获得了约 7.5MHz的频差。

可控频率差的双频激光器的研究

传统的可控频率差的双频激光器是基于双折射效应来实现的,研究了S偏振光和P偏振光在全内反射和减反射薄膜的相位特性,提出基于双全内反射和倾斜减反射膜的相移之间的差别来实现可控双频激光。通过调节入射角的大小或设计不同的薄膜结构来控制双频激光器的频率差。最后在实验中发现,氦氖激光器的硬封接的透射窗存在较大的残余热应力双折射,可产生不可控却稳定的残余热应力双折射,用于制作频率差为中频的双频激光器。

半导体制冷横向塞曼稳频激光干涉测量系统

介绍了横向塞曼效应He-Ne激光器的磁场设定、信号获取、利用半导体制冷(TEC)的主从控制稳定频率的技术。阐述了由程控倍频模块和双通道缓冲连续计数模块组成的电子细分电路,实现可用按键设定2、4、8、16四种计数脉冲细分系数,以获取不同干涉测量分辨力。实验得出了横向塞曼稳频激光器的频率稳定度为1.74×10-9,稳频时激光管温度为43℃,克服了加热稳频法激光管温度过高、不易散热以及风扇风冷法激光频率短期稳定度低的缺点。系统具有0.16、0.08、0.04、0.02μm四种测量分辨力。

一种测量滚转角的新方法

提出了一种基于横向塞曼激光器的滚转角测量系统,实现了大范围、高精度的滚转角测量。系统利用四分之一波片将横向塞曼激光器射出的正交线偏振光轻微椭偏化,检偏器作为滚转角传感器跟随被测件转动,再用光电探测器检测出射光的相位变化,得到检偏器的滚转角变化。这时相位变化与转角成非线性关系,在特定的角度上出现测量转角的灵敏度倍增区。采用这种方法,可以实现大范围的滚转角测量,并且在特定的角度上得到很高的灵敏度。使用分辨率为0.01°的相位计,滚转角的测量分辨率达到0.

塞曼双频激光器的优化设计

对横向塞曼双频激光器理论模型的建立及激光器参数的优化设计进行了研究,建立了连续激光器稳态工作时的激光阈值条件,得到了频率差与磁场、腔长之间的关系。选用激光管腔长为150 mm时,所加磁场应在0.03 T左右,磁场电流为1.3068 A,而管子的损耗为0.032,此时频差为1.3719 MHz。通过对理论数据的计算分析得出,为了提高频率稳定性,应合理选择磁场强度B并选定稳定性和均匀性很好的磁性材料。

一种新型免疫传感器的研究

研究了可用于免疫学、分子医学、分子生物学、临床检验 ,也可用于药物筛选和开发新药的表面等离子体共振免疫传感器。这种传感器以横向塞曼激光器为光源 ,同一光束中包含正交的 P偏振光和 S偏振光 ,完全满足共光路原则。相位检测能避免电路的直流漂移影响 ,提高测量精度。同时 ,在研究了相位变化与金属膜的材料和厚度关系后 ,优化有关设计参数 ,构建了一个实验装置 ,并进行了蓖麻毒素蛋白与其抗体相互作用的动力学研究。实验结果表明 ,这种传感器灵敏度高 。