基于相位补偿的相位检测装置和方法

专利检索2025-06-27  12


本申请涉及光学检测领域,特别是涉及一种基于相位补偿的相位检测装置和方法。


背景技术:

1、免标记光学生物传感技术是一种十分具有发展前景的光学检测方法,相对于传统的荧光检测方法,无需对待测物进行标记,可保持待测物的原本状态,具有检测流程简单、成本低、信号稳定、可长时间检测等特点。主要代表有表面等离子体共振传感器、光波导传感器、干涉式传感器以及弱测量传感器等。但相对于主流的荧光检测方法,现有免标记传感检测方法存在检测灵敏度不足的缺点,提高灵敏度是目前发展的主要方向。对于偏振干涉检测方法和频域弱测量检测方法,目前一般采用单个相位延迟器进行相位调制,然后优化波长、入射角、前后线偏振片偏振方向、检测模式、膜层结构等参数,以期实现高灵敏检测,但灵敏度优化效果一般,同时优化参数过多,关系错综复杂,对装置的调节造成一定困难。

2、针对目前相位检测方法的灵敏度优化流程复杂的问题,目前还没有提出有效的解决方案。


技术实现思路

1、在本发明中提供了一种基于相位补偿的相位检测装置和方法,以解决目前相位检测方法的灵敏度优化流程复杂的问题。

2、第一个方面,在本发明中提供了一种基于相位补偿的相位检测装置,用于通过相位检测实现样品状态变化检测,所述相位检测装置包括顺序设置的宽带光源、第一偏振片、相位调节装置、第二偏振片和光谱仪;

3、所述宽带光源射出的准直光束中两种偏振光束之间的相位差为目标相位差;

4、所述相位调节装置包括样品检测区和相位延迟装置,所述相位延迟装置包括第一延迟装置和第二延迟装置;

5、在单次样品状态变化检测过程中,所述相位延迟装置对所述目标相位差的调节量固定,所述第一延迟装置和所述第二延迟装置对所述目标相位差的调节量均可调;

6、所述第一偏振片的偏振方向垂直于所述第二偏振片的偏振方向。

7、在其中的一些实施例中,所述相位检测装置还包括高斯滤光片,所述高斯滤光片设置在所述宽带光源和所述第一偏振片之间。

8、在其中的一些实施例中,所述宽带光源具有高斯形状。

9、在其中的一些实施例中,所述第一延迟装置或所述第二延迟装置包括第一波片和第二波片,所述第一波片和所述第二波片均为1/4波片;

10、所述第一波片的快轴垂直于所述第二波片的快轴。

11、在其中的一些实施例中,在同一基准方向下,所述第一偏振片的偏振方向角度为45°,所述第二偏振片的偏振方向角度为135°,所述第一波片的快轴角度为90°,所述第二波片的快轴角度为180°。

12、在其中的一些实施例中,所述相位检测装置为透射式相位检测装置;

13、当样品状态变化检测前的经过所述相位调节装置调节后的所述目标相位差为-πrad时,所述第一延迟装置或所述第二延迟装置对所述目标相位差的调节量为0.8rad至0.9rad。

14、在其中的一些实施例中,所述相位检测装置为反射式相位检测装置;

15、当样品状态变化检测前的经过所述相位调节装置调节后的所述目标相位差为-πrad时,所述第一延迟装置或所述第二延迟装置对所述目标相位差的调节量为-0.3rad至-0.05rad。

16、第二个方面,在本发明中提供了一种相位检测装置的灵敏度优化方法,所述相位检测装置为第一个方面所述的基于相位补偿的相位检测装置;

17、所述灵敏度优化方法包括:

18、通过相位调节装置将所述目标相位差调节为目标值;

19、在保持所述目标相位差为所述目标值的条件下,分别调整第一延迟装置和第二延迟装置对目标相位差的调节量。

20、在其中的一些实施例中,所述目标值为-πrad。

21、在其中的一些实施例中,当所述相位检测装置为透射式相位检测装置时,所述分别调整第一延迟装置和第二延迟装置对目标相位差的调节量包括:

22、将所述第一延迟装置或所述第二延迟装置对所述目标相位差的调节量调整为0.8rad至0.9rad之间;

23、当所述相位检测装置为反射式相位检测装置时,所述分别调整第一延迟装置和第二延迟装置对目标相位差的调节量包括:

24、将所述第一延迟装置或所述第二延迟装置对所述目标相位差的调节量调整为-0.3rad至-0.05rad之间。

25、与相关技术相比,本发明提供的基于相位补偿的相位检测装置和方法,通过在相位延迟装置中采用第一延迟装置和第二延迟装置,两者实现相互的相位补偿,共同配合协同在单次样品状态变化检测过程中提供固定的相位差调节量,但是各自的相位差调节量均可调。因此,可以在不同位点上对样品状态变化进行检测。同时,可以仅通过调整第一延迟装置和第二延迟装置的相位差调节量,而固定其他装置参数,实现对装置灵敏度的优化,解决了目前相位检测方法的灵敏度优化流程复杂的问题。

26、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。



技术特征:

1.一种基于相位补偿的相位检测装置,用于通过相位检测实现样品状态变化检测,其特征在于,所述相位检测装置包括顺序设置的宽带光源、第一偏振片、相位调节装置、第二偏振片和光谱仪;

2.根据权利要求1所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,所述相位检测装置还包括高斯滤光片,所述高斯滤光片设置在所述宽带光源和所述第一偏振片之间。

3.根据权利要求1所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,所述宽带光源具有高斯形状。

4.根据权利要求1所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,所述第一延迟装置或所述第二延迟装置包括第一波片和第二波片,所述第一波片和所述第二波片均为1/4波片;

5.根据权利要求4所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,在同一基准方向下,所述第一偏振片的偏振方向角度为45°,所述第二偏振片的偏振方向角度为135°,所述第一波片的快轴角度为90°,所述第二波片的快轴角度为180°。

6.根据权利要求1所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,所述相位检测装置为透射式相位检测装置;

7.根据权利要求1所述的基于相位补偿的相位检测装置,其特征在于,所述相位检测装置为反射式相位检测装置;

8.一种相位检测装置的灵敏度优化方法,其特征在于,所述相位检测装置为权利要求1-5中任一项所述的基于相位补偿的相位检测装置;

9.根据权利要求8所述的相位检测装置的灵敏度优化方法,其特征在于,所述目标值为-πrad。

10.根据权利要求8所述的相位检测装置的灵敏度优化方法,其特征在于,当所述相位检测装置为透射式相位检测装置时,所述分别调整第一延迟装置和第二延迟装置对目标相位差的调节量包括:


技术总结
本申请涉及一种基于相位补偿的相位检测装置和方法,其中,该基于相位补偿的相位检测装置用于通过相位检测实现样品状态变化检测,该装置包括顺序设置的宽带光源、第一偏振片、相位调节装置、第二偏振片和光谱仪;宽带光源射出的准直光束中两种偏振光束之间的相位差为目标相位差;相位调节装置包括样品检测区和相位延迟装置,相位延迟装置包括第一延迟装置和第二延迟装置;在单次样品状态变化检测过程中,相位延迟装置对目标相位差的调节量固定,第一延迟装置和第二延迟装置对目标相位差的调节量均可调;第一偏振片的偏振方向垂直于第二偏振片的偏振方向。该装置解决了目前相位检测方法的灵敏度优化流程复杂的问题。

技术研发人员:王桂强,任姣,谢朋朋,徐小雪
受保护的技术使用者:合肥工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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