表面等离子体共振生物传感技术具有无标记、高灵敏度和实时动态检测等特点，不仅可以实时检测生物分子间相互作用、确定反应物种类及浓度等信息，而且能进行生物特异性作用的分析，在生物医学和化学领域尤其是蛋白质组学研究以及药学中得到广泛应用。目前备受关注的相位型表面等离子体共振生物传感器由于表面等离子体共振效应伴随的剧烈相位突变特性，具有比传统基于强度、角度和光谱调制的生物传感器更高的灵敏度，但相对较小的动态范围。本论文提出一种基于显微结构下轴对称矢量光束差分干涉的新型相位表面等离子体共振生物传感系统，利用信号光经高数值孔径物镜聚焦后角度范围大大展宽的特性，彻底解决SPR生物传感器动态范围极窄的难题，并结合显微系统下径向(RP)、角向偏振光(AP)的差分干涉消除环境噪声带来的扰动，进一步提高SPR生物传感器的灵敏度，实现宽动态范围内超高灵敏度生物信息测量。论文主要研究内容包括:　　首先，我们提出一种新型任意比例的径向、角向偏振混合光束，其在高数值孔径显微结构下激发表面等离子体共振。两种偏正光可以作为信号光和参考光进行差分干涉测量进行表面等离子体共振相位的测量，与角度测量相结合，实现大的动态范围的测量。　　再次，我们提出径向、角向四瓣光束，实现系统的严格的共光路测量，降低环境噪声的干扰;我们也在相位提出过程中采用六步相移技术，提高测量速度，也降低了由光源，PZT引起的噪声干扰。通过这些改进，进一步提高了系统的灵敏度。　　最后，我们搭建了表面等离子体共振扫描传感成像系统，并结合微流控芯片，实现自动化控制，进行了生物样品的测量，得到了高的分辨率，大的动态范围，高的成像分辨率。