作为一种无标记、高灵敏度、可实时检测的光学生物传感器，表面等离子体共振(SPR)生物传感器已被广泛应用于食品健康和安全检测、医学诊断、药物开发和环境监测等领域。其中基于强度检测的探测方法以其原理简单、高通量和实时检测的优势被大量研究和广泛应用。本文以采用多层结构SPR生物传感器实现高灵敏度的强度检测方法为出发点，分别对多层介质-金属结构SPR生物传感器和多层金属结构SPR生物传感器展开了理论和实验研究。多层介质-金属结构SPR生物传感器方面，基于课题组自主研究的具有电光效应的WCSPR传感芯片提出了基于差分强度检测的电压测量方法，同时首次将WCSPR传感芯片应用于SPR成像技术实现了灵敏度的提高;多层金属结构SPR生物传感器方面，通过对文献报道的银-金双金属层SPR生物传感器结构的改进，显著提高了传感器的长期稳定性，并首次实现了基于这种传感器结构的高灵敏度成像检测。本文这些研究拓展了SPR生物传感器的强度检测技术，为改进SPR传感器的强度检测灵敏度等性能提供了新的手段。　　 本论文主要包括以下几个部分:　　 1.分别对文献报道的多层介质-金属结构和多层金属结构的SPR生物传感器进行介绍，并对多层金属结构SPR生物传感器中的银-金双金属层SPR生物传感器中不同金层厚度条件下SPR共振峰形状以及共振角度处金-检测介质界面场增强效果以及检测介质中倏逝波穿透深度进行了计算。　　 2.基于课题组制备的电光调制WCSPR芯片，通过采用双单元光电探测器和对电光波导层施加电压的直流电压扫描装置研究了电压测量实验装置及其探测方法。实验装置中，采用聚焦光束在参考检测物对应的共振角度附近入射，反射光垂直入射光电探测器的两个单元并计算两个单元的差分信号为共振条件;对其他检测物通过电压扫描，达到该共振条件时的电压为相应的共振电压，实验中分辨率可以达到10-6RIU。将该方法应用于生化检测并进行动力学分析得到了合理的结果，说明该方法有应用于动力学实时检测的潜力。　　 3.制备适用于SPR成像技术的上金层/介质波导层/下金层WCSPR芯片，并将其应用于SPR成像检测。我们通过对不同介质波导层厚度范围和下金层厚度计算相应的强度检测灵敏度数值选择高灵敏度对应的介质波导层厚度范围，并在厚度范围内制备不同介质波导层厚度的芯片进行灵敏度对比得到最优波导层厚度，并检测其灵敏度和分辨率。将计算和实验得到的WCSPR传感芯片和传统SPR芯片灵敏度进行比较，发现当前者的介质波导层厚度在一定范围内时，具有60％左右的灵敏度提高，而实验得到的分辨率也有相同程度的提高。这说明采用WCSPR传感芯片取代传统SPR芯片有望实现更高灵敏度和分辨率的高通量SPR检测。　　 4.通过改变银-金双金属层SPR生物传感器结构提高其长期稳定性，并将其应用于SPR成像检测。我们在基底粘附层和银传感层之间引入了传感层粘附层，通过增加银传感层和基底之间的粘附力从而减少了检测中外界对传感层的损坏。将这种芯片和传统SPR芯片以及文献报道的银-金双金属层SPR生物传感器的长期稳定性以及灵敏度进行了对比，发现这种芯片在保持高灵敏度的同时长期稳定性很好。将这种芯片的各种检测性能和传统SPR芯片进行了比较，并将其应用于生物化学实验的成像检测和动力学分析，这说明基于银传感层的SPR芯片和基于金传感层的SPR芯片一样可以用于成像检测。最后，我们讨论了传感层粘附层厚度对强度检测灵敏度的影响。