准确、非侵入地检测尿液胆红素对医学诊断具有重要意义，传统方法常存在侵入性、操作复杂和依赖专用设备等问题。本研究提出一种纳米晶体增强的可调等离子体超材料传感器，用于太赫兹波工程，以实现尿液中胆红素浓度的直接、非侵入估计。该结构基于银纳米棒/纳米晶体阵列、缺陷谐振器和输入/输出波导，利用近零介电（ENZ）等离子体超材料增强局域电场并提高...
本研究提出并数值分析了一种用于无标记、高灵敏折射率检测的等离激元金属-绝缘体-金属（MIM）生物传感器。该器件采用六边形谐振腔与其下边界窄矩形狭缝耦合的混合结构，这一此前未见报道的构型可激发两种不同共振模式，从而相对传统 MIM 结构提高光谱分辨率与传感精度。作者采用时域有限差分（FDTD）方法研究光学响应并优化几何参数。优化后的传...
本文提出一种基于氮化镓（GaN）的二维光子晶体（2D PC）生物传感器，用于白癜风（vitiligo）和皮肤松弛症（cutis laxa）等皮肤疾病相关分析物的检测。传感器采用 GaN 作为基底/光子晶体材料，利用缺陷区形成传感区，通过 1550 nm 入射光在缺陷共振模式下的透射峰波长漂移实现折射率检测。作者使用 Opti FDT...
本文提出一种基于D形光子晶体光纤（PCF）的表面等离子共振（SPR）生物传感器的设计、研究与优化，该传感器在光纤抛光表面依次沉积金层和二氧化钛（TiO2）层，其中TiO2层位于金层上方以增强灵敏度。该设计旨在简化制造流程，同时通过芯模与表面等离子极化激元（SPP）模的有效耦合实现最佳性能。作者系统分析并优化了金层厚度、TiO2厚度及...
本文提出一种基于缺陷模式与带截断层石墨烯的多层混合结构高灵敏太赫兹生物传感器。该传感器由对称布拉格反射器、嵌入缺陷层以及石墨烯截断层组成，形成多层混合共振激发结构。缺陷模式共振提供高灵敏度，石墨烯与截断层产生的局域场增强使太赫兹共振反射峰更尖锐、更敏感。理论分析表明，传感介质的折射率和厚度显著影响灵敏度。通过参数优化，该结构可分别用...
本研究提出一种经机器学习优化的石墨烯基生物传感器，用于乳腺癌的早期精准检测，旨在提升诊断可靠性与临床效能。该器件采用多层 Ag–SiO₂–Ag 结构放大光学响应，实现峰值灵敏度 1785 nm/RIU。机器学习模型用于优化结构参数，从而系统提升检测精度与可重复性。优化后的设计相比传统生物传感器构型表现出更高灵敏度，凸显其在生物分析应...
本研究提出一种石墨烯–银混合超表面生物传感器，用于快速、精准检测 COVID-19。通过 COMSOL Multiphysics 参数优化，该传感器在 1.334–1.355 RIU 折射率范围内实现 400 GHz/RIU 的灵敏度、5.000 RIU⁻¹ 的优值（FOM）和 12.7 的 Q 因子。机器学习框架增强了不同折射率下...
本研究提出一种用于口腔癌太赫兹光学生物传感的一维三元光子晶体理论设计，该结构具有宇时（PT）对称性。所设计结构为 (ABA)N/D/(ABA)N，其中 A 层为掺杂 SiO2，B 层为 Si，D 为缺陷层，可容纳健康或癌变口腔细胞。通过改变 PT 对称参数 Q 分析透射谱，发现光子带隙内存在明显缺陷模，且其特性强烈依赖于生物组织的光...
癌症仍是全球主要死因，早期检测对改善预后至关重要。等离子体生物传感器为无创检测早期癌细胞提供了有前景的途径。本研究提出一种基于局域表面等离子体共振（LSPR）的生物传感器，采用由八个环形立方超胞通过软胞界面互连构成的创新等离子体超材料，用于癌症检测。研究比较了铝、银和金三种等离子体常用金属，并采用三维有限差分时间域（FDTD）方法评...
光子晶体光纤表面等离子共振（PCF-SPR）生物传感器是精密光学传感平台，可检测微小折射率变化。本研究提出一种高灵敏、低损耗、结构简单的 PCF-SPR 生物传感器，用于无标记分析物检测，工作折射率范围 1.31–1.42。除传统仿真外，引入机器学习回归技术预测关键光学参数，并采用可解释人工智能（XAI）方法，特别是 SHAP，分析...
本研究提出一种基于光子晶体光纤（PCF）的表面等离子共振（SPR）双参数传感器，用于同时检测折射率与温度。该传感器采用非对称空气孔晶格：内层椭圆空气孔纵横比为1.5，用于增强双折射；外层圆形空气孔沿轴向排列，以优化表面等离子体耦合。水平方向对称沉积银膜和氮化硅层，构成折射率传感通道；垂直方向加工出涂覆聚二甲基硅氧烷（PDMS）的银–...
超表面因能在扩展区域产生强光场局域与增强，是光学传感的理想平台，但依赖外部光源和笨重耦合器件，限制了即时检测应用。本文提出一种由量子隧穿结提供内置光源的等离激元生物传感器。光学共振的双周期金纳米线超表面作为隧穿结顶电极，在大面积上产生高度均匀发光，并通过等离激元纳米天线模式同时增强光谱与折射率灵敏度。作为概念验证，作者实现了纳米厚聚...
早期癌症筛查受益于能够读取生物流体中微小折射率偏差的光学换能器。本研究建模了一种 Kretschmann 几何表面等离子共振（SPR）生物传感器，依次堆叠铜（Cu）、氮化硅（Si3N4）和 MXene，并评估其对六种肿瘤相关折射率增量（Δn=0.014–0.024 RIU）的响应。传输矩阵计算指导逐层优化：40 nm Cu、7 nm...
本文提出一种基于石墨烯增强介质谐振器结构的紧凑型太赫兹（THz）吸收体，旨在同时实现宽带与窄带吸收。所设计吸收体在1.07–13.3 THz范围内实现超宽带吸收，带宽达12.23 THz，并在特定调谐条件下于6.81 THz处呈现尖锐窄带峰。通过调节石墨烯化学势（µc）实现可调谐，结构具有偏振不敏感性，并在入射角至70°时保持高吸收...
本文提出一种高灵敏度且热稳定的光子晶体（PhC）生物传感器，用于癌细胞的高精度检测。该传感器采用方格排列的硅棒阵列（棒半径0.1 µm），在1.2–2.1 µm范围内具有光子带隙，并设置两条线缺陷波导分别作为输入和输出光路。其核心为一种眼形缺陷腔，腔内沿眼形边界及中心类似虹膜区域布置嵌入硅棒，用于容纳待测分析物。当分析物折射率发生变...
近期纳米技术进展使等离激元光学传感器成为生物传感的有力工具。这类传感器利用电磁波与金属纳米结构的相互作用，实现生物分析物的快速、无标记检测。本研究提出并优化了一种基于纳米孔阵列和金属-绝缘体-半导体-金属（MISM）纳米环的等离激元光学生物传感器，用于检测多种病毒。该结构在银基底上集成金和银层，纳米孔与纳米环经几何优化以增强对周围介...
本文提出一种二维环形光子晶体结构，由28×25根硅棒置于空气介质中构成，用作2:1光复用器兼生物传感器。作者通过平面波展开（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法计算光子带隙（PBG）与场分布，研究其传感特性。该结构利用特定波长输入到Input0、Input1和Select端口，根据逻辑状态将光导至Output端口。在I0=1、I1...
本研究提出一种用于尿液葡萄糖浓度检测的二维光子晶体（PhC）生物传感器，通过设计、仿真与评估，利用葡萄糖浓度引起空腔内折射率变化导致谐振波长偏移实现检测。该传感器采用紧凑的二维六角晶格硅棒结构，并引入缺陷空腔以增强谐振响应。仿真结果表明，在0–15 mg/dl葡萄糖范围内，传感器灵敏度达20,040.30 nm/RIU，品质因数达1...
癌症及其多种类型严重威胁人类健康，其中血癌起源于骨髓细胞并干扰正常血细胞生成，发病率受遗传与环境因素驱动而持续上升。早期检测可改善治疗结局，但正常细胞与癌细胞高度相似，使准确诊断困难。虽然已有形态学、DNA测序、FISH、PCR、流式细胞术和免疫组化等方法，但存在成本高、特异性不足、耗时长和依赖专家等问题。太赫兹（THz）波具有非电...
本文提出一种基于一维光子晶体和Tamm共振的理论生物传感器设计，用于检测白癜风。白癜风由皮肤色素细胞丢失引起，导致皮肤出现白斑。所设计结构为棱镜/银/皮肤样品/(GaP/PS)N/玻璃基底，其中GaP/PS二元光子晶体周期数优化为10，银层厚25 nm，空气传感腔用于装载正常或白癜风相关皮肤样品。利用MATLAB传输矩阵法模拟透射光...