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...
本研究提出一种微型化光纤法布里–珀罗（FP）干涉生物传感器，专门面向低成本、快速且定量的DNA序列检测。该传感器利用法布里–珀罗微腔内产生的干涉条纹，对DNA杂交事件进行实时、精确监测。作者通过荧光标记验证了传感器的生物功能化效果，并利用1 mM单链DNA（ssDNA）溶液进行了多轮杂交与再生循环，充分验证其性能。结果表明，该传感器...
等离子体与核壳纳米材料因环保、低成本制备工艺，在医药和医疗设备开发中具有潜力。针对耐药菌感染这一全球挑战，本文提出一种用于检测革兰氏阳性和阴性血流细菌的一维光子晶体生物传感器（PCB）理论框架，其结构为 (ZrO2/GaN)N/缺陷层/(ZrO2/GaN)N，并采用传输矩阵法（TMM）进行建模。同时，利用有限差分方法（FDM）研究 ...
连续实时监测蛋白生物标志物可显著提升癌症诊疗的准确性与疗效。现有 ELISA 等方法操作繁琐、难以多重检测且只能单时间点观测。本研究设计、制备并评估了一种基于单模光纤球谐振器的动态生物传感器平台，用于原位模拟条件下检测癌症生物标志物 CD44 蛋白。静态与动态蔗糖校准表明传感器对折射率变化具有相近灵敏度，证明其适用于动态测量；压力测...
本文报道了一种工作于近红外至中红外波段、用于测量人体生理范围内葡萄糖浓度的改进型高效光纤传感器。该传感器由刻写在直径80 µm薄包层B/Ge光敏光纤中的双峰长周期光栅（DPLPG）构成，光栅周期为150 µm。由于DPLPG的共轭双峰共振位于色散转折点附近，其对周围折射率变化极为敏感，在1.30–1.44折射率范围内，两个双峰分别获...
本文报道了一种基于微腔光纤马赫–曾德尔干涉仪（MZI）的新型无标记光纤生物传感器，并用于DNA检测。该传感器通过标准通信单模光纤（SMF）的大横向偏移熔接制备，形成开放微腔结构，腔内液体样品可改变光路并影响干涉光谱。实验表明，该传感器在折射率（RI）测量中达到−17,905 nm/RIU的高灵敏度。在此基础上，利用3-氨基丙基三乙氧...
近年来，硅基片上传感研究显著增加。本文设计了一种基于平板光子晶体结构的耦合腔波导（CCW），用作无标记生物传感器。该光子晶体由三角晶格排列的空气孔构成，通过引入缺陷可构建对折射率微小变化高度敏感、仅需少量分析物即可响应的传感器件。研究采用平面波展开法（PWE）分析 CCW 模式的色散关系与场分布，并采用有限差分时间域（FDTD）方法...
本文针对癌细胞早期检测需求，理论提出并模拟一种基于一维缺陷三元光子晶体的超灵敏光子生物传感器。采用MATLAB与传输矩阵法，对分别加载正常细胞及Jurkat、Hela、PC12、MDA-MB231、MCF-7、白质、低级别胶质瘤、胶质母细胞瘤等样品的结构进行计算，通过调节周期数、缺陷层厚度和s偏振入射角寻找最优传感条件。传感器利用样...
本文报道了光纤球端谐振器生物传感器的开发与生物功能化，用于实时检测痘苗病毒（vaccinia virus, VV）。作者制备了多个球端谐振器，并通过硅烷化过程固定两种生物识别元件：靶向 L1R 蛋白的抗 L1R 单克隆抗体和靶向完整 VV 病原体的兔多克隆血清抗体。实验在 10^3 至 10^8 空斑形成单位（PFU）浓度范围内检测...
在环境监测、食品安全和医学诊断等领域，有机化合物的识别至关重要。为保护环境和人类健康，需要开发高灵敏、高选择性的有机化合物传感器。石墨烯因其优异的电学、力学和化学特性，近年来在传感应用中受到广泛关注。本研究旨在构建一种基于石墨烯的有机材料传感器，用于检测酚、乙醇、甲醇、氯仿等有机物质。石墨烯具有高比表面积并能与有机分子发生强相互作用...
光子晶体生物传感器是一种由光子晶体材料制成的紧凑器件，可用于检测和监测生物分子或化学物质的存在及其浓度变化。本文提出一种基于硅光子晶体的癌细胞检测生物传感器，其结构在三角晶格阵列中引入六角谐振腔。该结构的一个光子带隙范围为1188 nm≤λ≤1968 nm。采用时域有限差分法仿真发现，当入射光波长位于该带隙范围内时，结构在1469....
本文提出两种基于带缺陷层的一维二元光子晶体（硅/空气薄膜）的高灵敏、紧凑生物传感器，具有超高品质因子。所设计的非对称与对称传感器在缺陷层两侧仅含两至五个周期，并以正常细胞群（INOK）和癌细胞群（YD-10B）为研究对象。研究考察了硅层厚度、空气层厚度、缺陷层厚度、基底位置、周期数和入射角等参数对传感器性能的影响，并基于灵敏度进行优...
一维光子晶体生物传感器在血糖检测中备受关注。本文提出两种基于二维范德华材料的一维光子晶体生物传感器设计：第一种为硫化镓/白云母多层结构 [GaS/Mica]ND[GaS/Mica]N，第二种为硫化镓/葡萄糖溶液多层结构 [GaS/G]ND[GaS/G]N。作者采用传输矩阵法，对有无缺陷层的光子晶体光学特性进行数值分析，并考察周期数、...
本研究设计并表征了一种高Q值、超灵敏的太赫兹（THz）折射率型超材料生物传感器，用于在电子灌流装置（EID）浓度0.01和1000下检测冠状病毒。该传感器由星形穿孔金平面构成，因旋转对称而对偏振不敏感，并在90°内保持角度稳定。在1.9656 THz和3.3692 THz处实现近完美吸收，半峰全宽分别为5.276%和0.641%；T...
本文设计并演示了一种基于锗硅（Ge-on-Si）平台、在光栅前端引入单个圆弧元件（CAE）的中红外（MIR）聚焦光栅耦合器（FGC）。该结构可等效于传统全聚焦光栅耦合器，通过优化 CAE 的结构参数，锥形线性光栅与 CAE 组合可将耦合效率提升至 8.61%，约为传统中红外光栅耦合器的两倍，也是目前基于 Ge-on-Si 的全蚀刻光...
本文提出并数值演示了一种可同时工作于TE和TM偏振的新型混合多模干涉仪（MMI）传感器件。模拟采用633 nm波长，面向未来生物传感器应用，也可扩展至其他波长与传感场景。通过设计低纵横比多模波导芯，TE基模与TM高阶模的场限制特性显著不同：TE00主要限制在Si3N4芯内，与包层相互作用弱；TM01大部分能量进入包层，对包层折射率变...
与广泛使用的化合物半导体光电传感器相比，全硅光电传感器因兼容互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺而具有易于量产的优势。本文提出一种工艺简单、集成化、微型化且低损耗的全硅光电生物传感器（ASPB）。该传感器基于单片集成技术，光源为PN结级联多晶硅纳米结构，检测器件采用简单的折射率传感方法。模拟结果表明，当待测材料折射率大于1.52时，...
本文提出一种单输入、单输出的三重非对称微环谐振器（TUMRR）结构，并采用延迟线信号处理方法在 z 域对其统计特性进行建模。作者利用 Mason 增益法则推导该结构的传递函数，并在绝缘体上硅（SOI）平台上实现其光学滤波与生化传感功能。通过有限差分时间域（FDTD）方法获得场响应，由频率响应曲线分析光学滤波器特性，得到自由光谱范围（...