表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感技术具有实时、免标记、高灵敏度等优点,已广泛应用于研究分子间相互作用的相关领域,如药物开发、环境监测和食品安全筛查等。随着信息科学技术的不断发展,提高SPR传感技术的传感性能,特别是实现更高的探测灵敏度,成为SPR传感技术研究的主要方向之一。SPR传感技术最常用的两种调制方式是强度调制和相位调制。其中,相位调制型SPR传感技术相较于强度调制型具有更高的探测灵敏度。这是由于在SPR效应产生时,激发光的相位与强度会同时发生变化,但是相位的变化相对于强度变化更为剧烈,理论上相位探测的灵敏度比强度探测可以提高1-3个数量级。虽然相位型SPR传感技术具有较高的探测灵敏度,但是目前基于相位探测的SPR传感器并不常见。这是因为SPR相位探测主要基于双光束干涉,需要两个光学通道,具有复杂的光路结构,对工作环境和抗震动性有严苛的要求。为此,本文研究提出了一种基于自混合干涉的相位调制型SPR传感技术。与传统双光束干涉相位型SPR技术相比,基于自混合干涉的SPR技术仅有一个光路通道,具有结构紧凑、简单、抗干扰性强等优点,且激光束在SPR传感单元中传播两次,可以实现双倍的相位探测灵敏度。该技术在SPR传感领域具有重要的应用价值。首先,介绍了表面等离子体波和SPR效应的基础理论;分析了基于Otto结构和Kretschmann结构的棱镜耦合SPR系统;推导了P与S偏振光在Kretschmann棱镜耦合结构中传播的相位变化函数。其次,设计了基于压电陶瓷(Piezoelectric-ceramic Transducer,PZT)微位移器驱动和平行平晶旋转驱动的两种外腔相位调制自混合干涉测量系统,分别通过移动PZT和旋转平行平晶,改变自混合干涉系统的外腔光程长度,以达到相位调制的目的,并采集获取干涉信号。通过五步相移或傅里叶变换的方法,从采集到的干涉信号中提取相位信息,还原得到测量目标的振动、位移等待侧信息。文中分别对两种测量系统进行了理论分析与模拟仿真,并通过测量PZT的移动轨迹和扬声器的振动特性,进行了实验验证。最后,将自混合干涉技术与SPR技术相结合,提出一种基于自混合干涉的相位调制型SPR传感技术。通过自混合干涉的方式提取SPR效应中的相位变化信息,探测系统结构简单,且相位探测灵敏度可提高一倍。利用搭建的自混合干涉SPR实验装置,对NaCl溶液折射率变化过程进行了监测实验,实验结果与理论分析结果一致,验证了该技术的可行性。本论文提出的基于自混合干涉的相位调制型SPR传感技术,具有结构简单、紧凑、抗干扰性强、灵敏度高等优点,有望促进相位型SPR传感技术的应用,在SPR传感技术领域具有重要的应用价值。