太赫兹（THz）超表面吸收体因具有高Q谐振和对生物组织介电变化的高灵敏度，成为生物医学传感的有前景平台。传统单带设计仅在窄频带内有效，降低检测可靠性并增加假阳性。本研究提出一种偏振无关、角度稳定的多带超表面吸收体（MSA），用于无标记THz生物传感。该结构采用双金属开口环谐振器（SRR）与连续背面接地平面，构成紧凑的金属-介质-金属...
本文在理想无噪声、无损耗的模拟条件下，设计了一种基于铜基谐振器的双功能太赫兹超表面。该超结构由周期性铜圆环和圆盘阵列与连续铜反射层构成，中间以聚四氟乙烯（PTFE）介质间隔层分隔，形成超薄、紧凑、单材料的窄带完美吸收体，并可作为高灵敏度分析物折射率传感器。在0.8 THz共振频率处实现99.99%的近完美吸收，共振频率可通过几何参数...
本文理论提出并分析了一种用于中红外区域口腔癌检测的石墨烯辅助一维光子晶体生物传感器，采用转移矩阵法计算其光学响应。该结构由高折射率与低折射率介质层交替排列构成，中心为口腔组织缺陷腔，可在光子带隙内支持高度局域的缺陷模共振。健康与癌变口腔组织的有效折射率差异会改变缺陷腔光程，使共振波长发生可测移动，从而实现无标记光学检测。结果显示，传...
本文提出一种高灵敏表面等离子共振（SPR）传感器，用于检测癌症生物标志物癌胚抗原（CEA）。传感器采用 Kretschmann 构型，由 FK51A 棱镜、银（Ag）、硫化砷银（Ag3AsS3）、硫化镓（GaS）以及黑磷、石墨烯等二维材料组成；所选二维材料具有优异光学性质，可增强传感界面电场约束。模拟结果表明，所提多层传感器在灵敏度...
本文提出一种基于混合等离子体波导（HPW）的新型矩形孔径纳米天线（RANA）设计，用于折射率生物传感。作者首先建立 HPW 的解析模型，推导色散关系，并用遗传算法求解主导传播模式，再与有限积分技术（FIT）仿真结果对比验证。随后在 450 THz 工作频率下，采用 FIT 和有限元法（FEM）评估 RANA 的反射系数、功率流辐射图...
高分辨率光学传感器对于检测与生物分子相互作用相关的细微折射率变化至关重要，例如癌胚抗原（CEA）浓度变化。本文提出一种紧凑型金属-绝缘体-金属（MIM）等离激元传感器，其包含两个同心环谐振器，并通过有限差分时间域（FDTD）模拟进行数值研究。通过优化结构参数以最大化场限制和共振模式耦合，获得灵敏度 1035 nm/RIU、共振线宽 ...
本研究提出一种双跑道环辅助马赫-曾德尔干涉仪（RRAMZI）集成光学生物传感器，用于血糖检测。该结构将跑道环谐振器（RRR）的高灵敏度与马赫-曾德尔干涉仪（MZI）参考臂带来的高准确性相结合，以提升检测性能。为增强生物传感器性能，在芯层与基底之间引入中间缓冲层；根据缓冲层材料不同，可分别提高谐振深度或穿透深度。论文给出两种 RRAM...
本文提出一种基于棱镜耦合 Kretschmann 构型的薄膜表面等离子共振（SPR）传感器，采用优化的 CaF2/Au/Si3N4/BP 多层结构，并以黑磷（BP）作为超薄覆盖层。研究在 633 nm、TM 偏振下利用传输矩阵法对角度反射率进行建模，将 1–5 ng/mL 低浓度传感条件表示为水相传感介质的微小有效折射率扰动，从而建...
本研究提出一种基于一维三元光子晶体（1D-TPC）的高灵敏光学传感器，用于快速检测非法药物。该结构由聚苯胺（PANI）、硫化铅（PbS）和AlxGa1-xN量子点（QDs）交替层构成，并在中心引入缺陷层作为传感区。检测机制通过监测不同非法物质引起缺陷层折射率变化所导致的缺陷模波长移动实现。作者采用传输矩阵法（TMM）对结构透射特性进...
许多社会与工业应用需要便携式挥发性有机物（VOC）传感器，例如通过呼吸分析诊断健康状况或监测工业环境以保障工人安全。丙酮是广泛使用的工业溶剂，必须灵敏检测以防止超过职业安全限值的有害暴露。现有传感技术存在工作温度高、功耗大、长期漂移或结构复杂等缺点。本文报道了一种基于导模共振（GMR）的光学气体传感器，可实现手持操作和简单读出。该 ...
本文提出一种集成石墨烯的紧凑双带太赫兹（THz）超材料吸收体，用于高性能生物传感。该结构由四个同心八边形环组成，其中两个为金环、两个为石墨烯环，置于二氧化硅（SiO₂）基底上，背面为金接地层。金环产生双共振响应，石墨烯层通过改善与自由空间的阻抗匹配增强吸收并引入可调性。器件在0.9623 THz和1.4079 THz处实现近单位吸收...
本文提出、仿真并制备了一种用于传感应用的完美超材料吸收体（MMA）。该结构通过同时抑制反射和透射增强谐振吸收：底部金属反射层消除透射，顶层金属谐振结构与自由空间阻抗匹配以降低反射，并支持电、磁谐振，实现近完美吸收。模拟显示其在毫米波频段28.146 GHz处吸收率为99.33%，该频段对5G通信和高频生物传感重要。原型在28.12 ...
本研究提出一种用于宫颈癌早期筛查的新型光学生物传感器，基于光子晶体材料，利用光在微小硅棒阵列构成的波导中传播。当光穿过健康、HPV感染或癌变宫颈组织时，因组织折射率差异产生微小光谱变化，从而无需染料或标记即可区分组织类型。该工作的关键创新是考虑温度对传感器性能的影响，在10、25、45和60°C下测试，结果表明25°C性能最佳，其他...
水溶液中福尔马林污染具有重大健康与环境风险，需要快速灵敏的检测方法。本研究提出一种基于多功能金属–绝缘体–金属（MIM）纳米环结构的等离激元光学生物传感器/折射率传感器，用于福尔马林检测。该设计包含嵌套纳米环、垂直臂和反射金属层，可实现强电磁场限制与多共振工作。有限差分时间域（FDTD）模拟显示四个共振模式，灵敏度分别为1289.3...
本文提出一种基于金（Au）、二硫化钼（MoS₂）和石墨烯混合结构的高性能多层表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于增强折射率传感性能。金层用于高效激发表面等离子体，MoS₂层用于最大化电磁场局域，石墨烯单层用于增强光-物质相互作用和分子吸附。在633 nm波长下模拟结果显示：对磷酸盐缓冲液（PBS）灵敏度为80.0°/RIU（FO...
本研究提出一种基于表面等离子共振（SPR）的高灵敏双核光子晶体光纤（PhCF）生物传感器，用于检测折射率（RI）1.30–1.39、步长0.01的低折射率生物分析物。该传感器采用石墨烯与金混合涂层，将金优异的等离子体特性与石墨烯高吸收和导电特性结合，以增强光–物质相互作用并提高信号稳定性。利用COMSOL Multiphysics ...
本研究提出一种基于光子晶体光纤（PCF）的光学传感器，用于通过红细胞折射率变化检测疟疾。该传感器采用空心中心核，并由五层七边形包层空气孔构成，可促进样品渗入并增强光与物质的相互作用，在保持结构简洁的同时对微小折射率变化具有高灵敏度。不同疟原虫发育阶段引起的红细胞折射率差异被转换为不同的波长位移，从而可区分环状滋养体与裂殖体等阶段。传...
本文提出并数值研究一种基于准D形光子晶体光纤（PCF）的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测不同折射率癌细胞。采用 COMSOL Multiphysics 6.2 有限元方法，传感器表面镀有金（Au）等离子体材料和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）聚合物涂层。系统分析等离子体层厚度与空气孔尺寸对限制损耗（CL）、波长灵敏度（WS）...
本文报道了一种基于石墨烯–二氧化硅–金多层结构的双模太赫兹等离子体纳米传感器，用于通过折射率传感快速、高灵敏、无创检测血糖浓度。该传感器通过局域表面等离子体共振（LSPR）与近完美阻抗匹配的协同作用，首次在2.48–2.50 THz（模式一）和6.01–6.12 THz（模式二）同时实现两个尖锐且可独立调谐的共振模式。第二模式在生理...
本文提出一种高灵敏度、多模石墨烯基超材料（MM）生物传感器，用于折射率（RI）传感。该传感器由金（Au）双分裂椭圆谐振器（DSER）周期阵列、石墨烯包覆的二氧化硅（SiO2）衬底以及底部金反射层构成，并采用有限差分时间域（FDTD）方法进行分析。双分裂椭圆几何结构可显著增强电磁场限制，并激发多个独立共振模式，优于通常仅支持单模或双模...