基于Kretschmann结构,建立了一种具有四层介质的光纤表面等离子体共振(SPR)传感器理论模型。通过仿真可知,当折射率为1.333~1.336时,反射波p、s偏振分量的相位差与折射率呈近似线性的变化关系,并得到了光纤SPR的传感测量公式。实验使用双频He-Ne激光器作为光源,提出了一套基于共光路结构的外差干涉光纤SPR测量系统,并采用相位解调的信号处理方法,使传感器具有较高的测量分辨率。甘油溶液的实验标定数据表明测量结果与理论分析一致,且结果与采用其他测量方法得到的结果吻合度较好,二者所得折射率的相互误差小于8.0×10 -5。所提传感器可以应用于环境检测、食品安全、药物筛选及临床医学等领域中。

折射率是反映物质信息的重要物理量，在化学、生物、医药等领域中，经常需要将样品制成低浓度溶液进行化学或物理反应，通过对其折射率微小变化的检测来测定样品的各种性质及参数。为此，提出了一种利用表面等离子体共振传感原理测量液体介质折射率的激光相位测量方法，采用Kretschmann 结构并建立模型。理论分析表明，在1.333~1.336 的折射率变化范围内，反射光p、s 分量相位差的变化与折射率变化呈近似线性关系，并由此得到测量公式。设计并搭建了基于双频激光外差干涉光路的折射率测量系统，系统具有良好的共光路结构，抗干扰能力强，信号处理采用相位调制方法，光路结构简单，测量精度较高。通过甘油溶液折射率测量实验表明其与理论分析结果一致，且与其他方法的结果吻合，两者的相互误差小于2.0×10-5。该方法可广泛应用于生物检测、化学分析、环境污染研究、医学诊断、食品卫生检测等领域。

目前公式法测量空气折射率大多采用Boensch等于1998年提出的改进Edlen公式，其对湿空气的修正系数是基于4个波长(644.0、508.7、480.1、467.9 nm) 并在19.6 ℃～20.1 ℃范围内测得的数据，这与当前光学精密测量多采用633 nm He-Ne激光波长且环境温度范围更大的实际情况存在矛盾，从而导致其应用时产生的误差较大。为此，提出了以相移干涉光路为基础的折射率测量实验光路，在较大温度范围内(14.6 ℃～24.0 ℃)测得了在633 nm波长下对湿空气折射率的修正系数并得到其修正公式。与文献结果比对表明其精度高于Boensch公式。该修正公式可广泛应用于633 nm激光精密测量中的空气折射率补偿。