随着光子技术的发展，光子晶体光纤（PCF）已成为构建高灵敏、高效生物传感器的重要器件。本文提出一种优化的领结形（bowtie-shaped）PCF 表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于增强折射率（RI）传感。该设计采用外部传感机制，可在 RI 1.32–1.44 范围内表征性能；通过选择较大的晶格间距（pitch）和金层高度简化...
光纤局域表面等离子共振（LSPR）传感器因高灵敏度而成为生物医学折射率检测的有效工具，但传统石英光纤刚性、脆性且生物相容性差，限制体内植入。本研究设计并制备了一种基于柠檬酸基聚合物的柔性可降解 LSPR 聚合物光纤（POF）传感器，并用有限元法（FEM）进行理论设计与验证。该 POF 采用聚八亚甲基马来酸柠檬酸酯（POMC）为芯层、...
基于表面等离子共振（SPR）的光学生物传感器可检测折射率微小变化，是近年最受关注的传感器件之一。本研究提出一种利用银（Ag）和钛（Ti）激发表面等离子共振的衍射光栅型生物传感器。该结构具有共振波长，对周围介质折射率变化敏感。研究采用有限差分时间域（FDTD）数值模拟，结果显示在450–700 nm波长范围内出现尖锐共振峰，模式1在4...
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...
过去20年，光纤器件因紧凑、无标记和高灵敏检测，在食品加工、环境监测、健康诊断、生物工程、疾病诊断和制药等生化传感领域得到广泛应用。生化传感器件需通过酶、DNA、受体等高特异性识别元件对换能表面进行有效功能化，实现选择性准确检测。在众多光纤传感技术中，光纤干涉生物传感器因生物相容性好、体积小、灵敏度高、分辨率高、检测限低、工作波长可...
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...
基于表面等离子共振（SPR）的折射率传感是一种高效的无标记生物分子检测技术，其性能取决于传感层的介电性质与结构。薄金属膜中的金纳米孔阵列（NHA）具有较好的折射率灵敏度，但共振线宽通常较大，限制了其在生物传感中的实际应用。将宽等离子体模式与锐利光学共振耦合可减小峰宽，但可能降低灵敏度。本文采用有限差分时间域（FDTD）模拟，研究金-...
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...
本研究提出一种基于五层石墨烯/氟化钙（CaF2）多层光栅与法布里-珀罗（Fabry–Perot, FP）腔集成的无标记光学生物传感器，用于提高灵敏度（S）、品质因数（FOM）和品质因子（Q）。通过调节石墨烯化学势，在石墨烯/介质界面激发表面等离子共振（SPR）波；垂直偏振光源使光栅两侧作为电偶极子，使等离子体波相向传播并在样品活性区...
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、...
本文研究了一种基于耦合棱镜—三维狄拉克半金属（3D DSM）多层结构的灵敏度可调太赫兹（THz）液/气生物传感器。该传感器利用3D DSM激发表面等离子共振（SPR）模式，在反射谱中形成尖锐反射峰，从而获得高灵敏度。由于3D DSM的费米能量可调控其电导率与反射率，传感器灵敏度可实现动态调节。研究还发现，灵敏度曲线强烈依赖于3D D...
本研究基于表面等离子共振（SPR）理论考察了常规与混合多层结构的生物传感性能，采用传输矩阵法计算可见光区反射光谱。所设计SPR传感器结构为CaF2棱镜/Al2O3/Ag/Al2O3/二维材料/Al2O3/传感介质，采用Kretschmann构型，TM偏振光在银层界面激发表面等离子体。通过优化Al2O3层与二维材料（Blue P/WS...