[发明专利]一种用于表面等离子体共振成像的数字全息记录方法

说明书

本发明涉及一种用于表面等离子体共振成像的数字全息记录方法。利用表面等离子体共振只对p偏振光波响应的特点，以包含s分量和p分量的线偏光作为表面等离子体共振成像系统的入射光波，出射光波经沃拉斯顿棱镜后分为具有一定夹角的s和p偏振光波，其中s偏振光波不能激发表面等离子体共振，不携带物光波信息而作为参考光波，p偏振光波作为物光波。物光波与参考光波经检偏器后，以相同的偏振态到达图像采集器件并发生离轴干涉，实现共路式的数字全息记录。所涉及的数字全息记录方法使实验系统结构简单紧凑，时间稳定性高，并且没有损失系统原有的有效视场。

技术领域

本发明涉及一种数字全息记录方法，尤其涉及一种在表面等离子体共振成像系统中，通过引入沃拉斯顿棱镜，使物光波和参考光波以共路的方式干涉而实现数字全息记录的方法。

背景技术

表面等离子体共振对于金属界面上近场区域样品折射率/浓度、厚度的微小变化异常灵敏，具有免标记和实时响应的优点。因而，表面等离子体共振成像技术被广泛应用于化学、生物医学等研究领域。传统的表面等离子体共振成像技术采用强度探测，相比于强度探测，相位探测技术因其更高的灵敏度而得到更快的发展。多种光学干涉技术，包括时域相位调制干涉术、外差干涉术和相移干涉术，被应用于表面等离子体共振成像系统中以进行相位探测。此外，数字全息术因其可以对物场的振幅及相位分布进行快速、全场、非破坏性和高分辨率定量测量等优点，也被应用于表面等离子体共振成像，以提高探测灵敏度和拓宽探测范围(S.Li,et al.“Simultaneous amplitude-contrast and phase-contrastsurface plasmon resonance imaging by use of digital holography,”Biomed.Opt.Express 3(12),3190–3202(2012).)。利用高数值孔径油浸物镜耦合的表面等离子体共振显微术与数字全息术相结合，可以进行高放大倍数和无畸变成像(B.Mandracchia,et al.“Surface plasmon resonance imaging by holographicenhanced mapping,”Anal.Chem.87,4124–4128(2015).)。但是，该成像系统中的数字全息记录方式基于非共光路的马赫-曾德干涉仪，导致其时间稳定性较低，不利用动态过程的实验测量。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，使表面等离子体共振成像系统中物光波和参考光波以共路的方式干涉而实现数字全息记录，进而提高系统的时间稳定性以利于动态过程的实验测量，本发明提出一种用于表面等离子体共振成像的共光路数字全息记录方法。

技术方案

本发明的思想在于：利用表面等离子体共振只对p偏振光波响应的特点，以包含s偏振和p偏振分量的线偏光作为表面等离子体共振成像系统的入射光波，出射光波经沃拉斯顿棱镜分解为具有一定夹角的s和p偏振光波，其中s偏振光波不能激发表面等离子体共振，不携带物光波信息而作为参考光波。物光波和参考光波经检偏器后，以相同的偏振态到达图像采集器件并发生离轴干涉，实现共路式的数字全息记录。

一种用于表面等离子体共振成像的数字全息记录方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：一束偏振方向为45°的线偏振平行光以激发角θ入射到Kretschmann结构上发生表面等离子体共振；

步骤2：出射光波经成像透镜后继续通过具有一定分束角的沃拉斯顿棱镜，分出的s偏振光波作为参考光波，p偏振光波作为物光波；

步骤3：物光波和参考光波穿过一定起偏方向的检偏器后，到达图像采集器件靶面并发生离轴干涉，得到数字全息图。

有益效果