位的移动使得对于某一固定 波长，其强度发生变化，由于产生的表面等离激元激光对应的品质因子很高，且产生的表面 等离激元激光的光谱为高斯线型，对应的表面等离激元激光峰半高全宽很窄，峰位的移动 会造成某一固定波长的对应的强度发生剧烈变化，表面等离激元激光的强度的改变反映出 折射率的变化。本发明中基于表面等离激元激光的折射率传感器，得到的表面等离激元激 光的自发辐射背景为高斯线性，利用高斯线性拟合将自发辐射部分减去，得到几乎为零的 背景，进一步提高强度探测的灵敏度。利用强度进行折射率探测时，可具有灵敏度3 1= Δ I (λ)/Δη(λ)和品质因子
，其中Αη(λ)和ΔΙ(λ)分别为待测液体的 折射率变化和表面等离激元激光峰强度的变化，Ι(λ)为表面等离激元激光峰的强度，基于 以上原因，本发明的折射率传感器的强度灵敏度和品质因子远高于基于LSPR和SPR的折射 率传感器的强度灵敏值。
[0019] 本发明的另一个目的在于提供一种基于表面等离激元激光的折射率探测系统。
[0020] 本发明的基于表面等离激元激光的折射率探测系统包括:折射率传感器、激发光 源、用于激发和收集信号的光路和光学探测器;其中，折射率传感器包括金属层和增益介质 层;增益介质层形成在金属层上;在增益介质层和金属层的界面上形成表面等离激元模式， 此模式在其传播方向遇到增益介质层的边界时获得光学反馈限制从而形成表面等离激元 激光腔;待测液体覆盖在增益介质层上;激发光经过待测液体入射至增益介质层，增益介质 层在激发光的栗浦下产生受激辐射，经由激光腔反馈放大产生表面等离激元激光，该表面 等离激元激光的波长和强度与待测液体的折射率有关;表面等离激元激光被收集信号的光 路引入光学探测器;光学探测器测量表面等离激元激光的波长和强度，通过与标准样品的 波长和强度进行比较，计算得到待测液体的折射率。
[0021] 在实际测量过程中，利用该传感器测量一系列已知折射率的标准样品，测量不同 待测液体时得到的表面等离激元激光的波长和强度，得到波长或强度与折射率的一一对应 关系。该对应关系取决于折射率传感器的形状，尺寸和材料，对于同一个折射率传感器，该 对应关系不变，利用该折射率传感器测量待测液体，得到待测液体对应的表面等离激元激 光的波长和强度，通过波长或强度与折射率的对应关系，得到待测液体的折射率大小。
[0022] 进一步，衬底、金属层和绝缘介质层的水平尺寸相同，远大于增益介质层的水平尺 寸，这样，在绝缘介质层上设置多块增益介质层，不同的增益介质层上覆盖不同的待测液 体，可以一次性测量多种待测液体。
[0023] 本发明的又一个目的在于提供一种基于表面等离激元激光的折射率探测方法。
[0024] 本发明的基于表面等离激元激光的折射率探测方法，包括以下步骤：
[0025] 1)采用已知折射率的标准样品，覆盖在增益介质层上，测量得到所激发的表面等 离激元激光的波长和/或强度；
[0026] 2)将待测液体覆盖在增益介质层上，将激发光入射至增益介质层；
[0027] 3)在增益介质层和金属层的界面上形成表面等离激元模式，此模式在其传播方向 遇到增益介质层的边界时获得光学反馈限制从而形成表面等离激元激光腔;待测液体覆盖 在增益介质层上;激发光经过待测液体入射至增益介质层，增益介质层在激发光的栗浦下 产生受激辐射，经由激光腔反馈放大产生表面等离激元激光，分析表面等离激元激光的波 长和/或强度，与测量参考折射率样品得到的波长和/或强度进行比较，得到待测液体的折 射率。
[0028] 本发明的再一目的在于提供一种基于表面等离激元激光的折射率传感器在微量 物质检测以及待测物质动态变化过程检测的应用。
[0029] 本发明的折射率传感器，不仅仅只适用于液体折射率的探测，也适用于各种微量 物质的检测。在增益介质层上通过修饰不同的成分，可以待测液体中的待测微量物质进行 特异性结合，待测物质的浓度越高，结合得越多，对于折射率的影响越大，继而可以通过折 射率测量的方式对微量物质进行检测。如生物化学领域对于生物素，DNA，RNA，蛋白质等的 检测;医学领域对于癌细胞，抗原，抗体等的检测;环境健康领域对于农药残留，环境污染物 等的检测。
[0030] 本发明的折射率传感器具有快速，实时，准确检测折射率的特点，因此可用于折射 率动态变化过程的检测，即可用于引起折射率变化的过程的实时检测，如生物体系中蛋白 质与蛋白质的结合和分解，抗原与抗体的结合和分解，受体与配体的结合和分解等;化学体 系中待测物质作为反应物或生成物动态变化的过程等。
[0031] 本发明的优点：
[0032] (1)本发明的折射率传感器的尺寸为微米量级，其中增益介质层的周长可小至几 个微米乃至纳米量级，即此折射率传感器具有很好的小型化优点。
[0033] (2)本发明的折射率传感器的底层为衬底，衬底之下无其它结构，也不需要任何光 学装置，因此具有很好的可集成性。
[0034] (3)本发明的折射率探测系统的强度探测的品质因子可达84000,比其它已知的表 面等离激元探测器的强度探测的品质因子高400倍左右，因此本发明的探测系统及其探测 方法的前景广阔，尤其在各种微量物质的检测方面具有巨大优势。
[0035] (4)本发明的折射率传感器的制备工艺简单，所用的制备工艺都已成熟，可进行大 规模生产制备。
[0036] (5)本发明的折射率传感器可以很好的与生物、化学、医学、健康等方面的探测相 结合;如在生物探测中，在增益介质层的上表面修饰链霉亲和素，使其可以结合样品中的生 物素，当生物素浓度发生变化时，结合在增益介质层上的生物素的量发生变化，从而导致折 射率发生变化，即折射率的变化反应出生物素浓度的变化，因此可以实现对于生物素浓度 准确、快速、实时的测量;在医学探测中，在增益介质层表面修饰抗体，通过与癌细胞表面的 抗原发生特异性结合，通过探测其引起的折射率变化探测癌细胞的浓度;通过同样的方法 可以进行农药残留、DNA、RNA、环境污染物等相关检测，具有极佳的推广范围和应用价值。
[0037] (6)本发明的折射率传感器具有准确，快速，实时的特点，可以用于测量折射率动 态的变化，或待测液体中待检测物质的动态变化过程，可用于探测各种动态体系，如生物体 系中蛋白质与蛋白质的结合和分解，抗原与抗体的结合和分解，受体与配体的结合和分解 等;化学体系中待测物质作为反应物或生成物动态变化的过程等。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明的基于表面等离激元激光的折射率探测系统的一个实施例的示意 图；
[0039] 图2为本发明的基于表面等离激元激光的折射率传感器的一个实施例的扫描电子 显微镜SEM图；
[0040] 图3为本发明的基于表面等离激元激光的折射率传感器的一个实施例的测量原理 图；
[0041] 图4为本发明的基于表面等离激元激光的折射率探测方法得到的表面等离激元激 光的光谱图；
[0042] 图5为本发明的基于表面等离激元激光的折射率探测方法得到的强度灵敏度随波 长的变化。
【具体实施方式】
[0043] 下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
[0044] 如图1所示，本实施例的基于表面等离激元激光的折射率探测系统包括:折射率传 感器1、激发光源2、聚焦器件4、分光镜3和光谱仪5;其中，折射率传感器1包括衬底11、金属 层12、绝缘介质层13、增益介质层14;激发光源2发出的激发光，经分光镜3透射后沿光轴通 过聚焦器件4聚焦，入射至待测液体(未图示)覆盖于其上的增益介质层14;增益介质层14中 的载流子在激发光的照射下被激发，受激