雙重表面電漿共振裝置暨麥克森干涉術之應用研究

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陳文士(Wen-Shih Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

雙重表面電漿共振裝置暨麥克森干涉術之應用研究
(Research of double surface plasmon resonance apparatus combine with the application of Michelson interferometry)

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摘要(中)

本研究係以電光調制器調變氦氖雷射作為外差光源，及麥克森光學系統為架構，輔以雙重表面電漿耦合器之設計，並且結合表面電漿共振檢測之高靈敏度、高解析度優點，建立一套新穎的量測系統。
本論文的主要貢獻為光路設計，其雷射光束經分光鏡(CBS)反射為參考光，另一道穿透光束再經由偏極分光鏡(PBS)後，透射P偏振光入射表面電漿共振裝置，會激發表面電漿波造成光強衰減，再加入四分之一波片與反射鏡，使反射光成為S偏振光：而反射S偏振光經由表面電漿共振裝置、四分之一波片與反射鏡反射形成P偏振光，再經由表面電漿共振裝置激發表面電漿波，其光強也會衰減。再讓此兩光束干涉成為感測訊號，藉以提高訊號對比度。
實驗中，當待測溶液濃度改變時，感測訊號產生相位差載波在調變光源之外差頻率上，將上述參考與感測訊號送入鎖相放大器解調相位差，並得出相位差變化與液體濃度變化量之線性關係。

摘要(英)

A novel measurement system based on to structure of the Michelson interferometry and the techni1ues of double surface plasmon resonance (SPR) was built up in our Lab.
A He-Ne laser modulated by an electro-optical (EO) modulator was used in this system to generate a heterodyne source.
This system also preserve the advantages of high sensitivity and high resolution of the SPR.
The contrast of the signal received by the photo detector was increased with the aid of the SPR.
In these experiments, a phase difference Φ in test signal was generated by change the concentrations of the test resolution. A lock-in amplifier also was used to detect both the reference and test signal and obtain the phase difference Φ which is linearly relates with the change of concentrations of the resolution.

論文目次

目錄
中文摘要----------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要----------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝--------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄--------------------------------------------------------------------Ⅳ
圖目錄------------------------------------------------------------------VI
表目錄------------------------------------------------------------------VIII
第一章緒論-------------------------------------------------------------1
1.1前言---------------------------------------------------------------1
1.2研究背景與動機-----------------------------------------------------2
1.3研究目的-----------------------------------------------------------4
第二章理論探討---------------------------------------------------------5
2.1前言---------------------------------------------------------------5
2.2表面電漿共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)-------------------6
2.2.1金屬表面電漿的形成---------------------------------------------6
2.2.2表面電漿激發方式-----------------------------------------------10
2.2.3 多層介面反射--------------------------------------------------16
2.3共光程外差干涉術---------------------------------------------------19
2.3.1一般外差干涉術-------------------------------------------------19
2.3.2使用電光晶體調制器的外差光源-----------------------------------20
2.4 雙重表面電漿共振裝置系統原理--------------------------------------23
第三章實驗藥品儀器與實驗設計--------------------------------------------26
3.1實驗藥品-----------------------------------------------------------26
3.2實驗儀器設備-------------------------------------------------------26
3.3實驗步驟-----------------------------------------------------------27
3.3.1實驗溶液配製---------------------------------------------------27
3.3.2 利用MATLAB軟體模擬表面電漿共振角(SPR角)--------------------28
3.3.3建立外差光源---------------------------------------------------30
3.3.4三角耦合器之角度校正-------------------------------------------31
3.3.5不同入射角之反射強度測試實驗-----------------------------------33
3.3.6不同溶液濃度之相位差變化實驗-----------------------------------34
第四章實驗結果與分析---------------------------------------------------37
4.1 不同入射角之反射強度測試結果與分----------------------------------37
4.2訊號對比度測試分析-------------------------------------------------40
4.3不同溶液濃度之相位差變化結果與分析---------------------------------41
第五章結論與展望-------------------------------------------------------43
參考文獻----------------------------------------------------------------45

參考文獻

中文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要---------------------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝---------------------------------------------------------------------------------Ⅲ
目錄---------------------------------------------------------------------------------Ⅳ
圖目錄------------------------------------------------------------------------------VI
表目錄----------------------------------------------------------------------------VIII
第一章緒論------------------------------------------------------------------------1
1.1前言-----------------------------------------------------1
1.2研究背景與動機-----------------------------------------------------2
1.3研究目的--------------------------------------------------------------------4
第二章理論探討---------------------------------------------------5
2.1前言---------------------------------------------------------------------------5
2.2表面電漿共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)---------------------6
2.2.1金屬表面電漿的形成------------------------------------------------6
2.2.2表面電漿激發方式---------------------------------------------------10
2.2.3 多層介面反射-------------------------------------------------------16
2.3共光程外差干涉術--------------------------------------------------------19
2.3.1一般外差干涉術------------------------------------------------------19
2.3.2使用電光晶體調制器的外差光源---------------------------------20
2.4 雙重表面電漿共振裝置系統原理-------------------------------------23
第三章實驗藥品儀器與實驗設計---------------------------------------------26
3.1實驗藥品--------------------------------------------------------------------26
3.2實驗儀器設備--------------------------------------------------------------26
3.3實驗步驟--------------------------------------------------------------------27
3.3.1實驗溶液配製------------------------------------------------------27
3.3.2 利用MATLAB軟體模擬表面電漿共振角(SPR角)-----------28
3.3.3建立外差光源---------------------------------------------------------30
3.3.4三角耦合器之角度校正---------------------------------------------31
3.3.5不同入射角之反射強度測試實驗---------------------------------33
3.3.6不同溶液濃度之相位差變化實驗---------------------------------34
第四章實驗結果與分析--------------------------------------------------------37
4.1 不同入射角之反射強度測試結果與分-------------------------------37
4.2訊號對比度測試分析-----------------------------------------------------40
4.3不同溶液濃度之相位差變化結果與分析-----------------------------41
第五章結論與展望-------------------------------------------------------------43
參考文獻---------------------------------------------------------------------------45

指導教授

張榮森、張堯盛
(Rong-Seng Chang、Yau-Sheng Chang)

審核日期

2006-7-19

推文