低折射率液体分析物的实时、原位和高精度检测在医学与生物学中具有重要意义，血样中血浆浓度的准确检测是生物传感器的重要应用之一。本文报道了一种基于空心微结构光纤（HC-MOF）的高灵敏生物传感器，用于检测低折射率液体分析物，并重点研究血液样品中血浆浓度的检测。作者利用光子带隙导波机制，说明血浆浓度变化会改变 HC-MOF 的传输光谱。通...
体狄拉克半金属（BDS）因具有类似石墨烯的优异光电特性，被称为“三维石墨烯”，近年来成为光学器件研究热点。本文提出一种基于BDS/布拉格反射器多层结构的可调谐高灵敏太赫兹生物传感器。该传感器利用BDS与一维光子晶体界面激发光学Tamm态（OTS），并使OTS与嵌入对称一维光子晶体中的缺陷模发生耦合，从而形成尖锐的Fano共振峰，实现...
当前，利用生物标志物评估体内生理过程已成为癌症预防、治疗和预后的重要手段，其中 CD44 蛋白与其配体相互作用可促进转移过程中的侵袭和迁移，因此快速定量检测 CD44 对及时诊断和治疗具有重要意义。现有 CD44 检测方法多依赖标记试剂且耗时较长。本文开发了一种光纤生物传感器，其球形尖端通过低成本溶胶-凝胶法沉积约 100 nm 厚...
本文提出一种基于Tamm等离子体（TP）共振的理论传感方案，用于检测不同浓度碘化钠（NaI）水溶液。所设计结构为{prism/Ag/cavity/(GaN/CaF2)15/air}，其中Ag层厚度30 nm、传感腔层厚度4.5 mm，在TE偏振、入射角50°条件下于近红外区形成单一TP/表面等离子体混合共振谷。检测原理是NaI溶液填...
本文报道了一种基于超材料的完美吸收体（PA），其可在1.8–10 µm宽谱范围内支持四个强共振。该PA采用金属–介质–金属结构，由光学厚金膜与图案化金纳米天线之间夹持MgF2介质间隔层构成，并通过数值与实验校准几何参数实现光谱调谐。所制备的四带等离子体PA对入射光具有接近单位吸收。作者利用基于紫外光的光化学固定技术，在金表面图案化1...
血糖浓度是维持人体和动物代谢稳态的重要指标，糖尿病患者常需每日监测，给社区医院和家庭医疗带来负担。光纤传感器因结构紧凑、响应快、灵敏度高、成本低且操作简便，在生物医学检测中应用广泛。本文构建了一种基于光纤端固定支撑桥的法布里-珀罗（FP）腔生物传感器，用于快速检测血清中的葡萄糖浓度。利用飞秒激光双光子聚合微加工技术，在单模光纤端面打...
本文探索了一维（1D）光子晶体（PCs）作为生物传感平台用于检测废水中有机物的新应用。由于废水中有机物浓度过高可能危害人类健康，作者研究了一种可检测废水中有机物的1D多层周期结构（AB）N/C/(AB)N的生物酒精传感性能。该结构通过检测待测废水样品折射率的微小变化，引起光子带隙（PBG）内缺陷模式位置移动来实现传感。采用传输矩阵法...
本文报道了一种可激发五重Fano共振的非贯通金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构。该结构由方形开环谐振器（SSRC）与总线波导组成，Fano共振来源于SSRC激发的窄带离散态与总线波导激发的宽带连续态之间的相互干涉。采用有限元方法（FEM）对结构传输特性和磁场强度分布进行了详细分析，结果表明通过调节SSRC的开口宽度、方向等几何参数...
本文设计并优化了一种基于两个间接耦合双槽波导微环谐振器的无标记光学生物传感器，用于检测贫血疾病中的血红蛋白浓度。该传感器采用变分有限差分时间域（varFDTD）方法在Lumerical软件中进行模拟，通过优化几何参数获得最佳光传输。将男性和女性九种不同血红蛋白浓度样品引入传感器，依据患者性别和血红蛋白水平识别正常、轻度、中度和重度以...
生物光学中测量组织折射率是重要课题。本文提出两种用于癌细胞检测的新型光学生物传感器构型。该结构由一维光子晶体（PC）晶格与两条金属–绝缘体–金属（MIM）等离子体波导耦合构成；第二种拓扑采用锥形方法改善 MIM 等离子体波导与 PC 结构之间的匹配。位于结构中心的一维 PC 晶格在透射谱中产生具有锐利边缘的光子带隙（PBG），这些锐...
本文通过数值仿真与实验研究提出一种新型空心微结构光纤（HC-MOF）生物传感器，用于液体折射率测定。该传感器的传感机制基于光子带隙效应，光纤透射峰的位置强烈依赖于填充在光纤空心芯部液体分析物的折射率。作者首先采用有限元方法对 HC-MOF 的导光模式进行设计仿真，随后利用软玻璃材料制备光纤，并搭建由卤素灯光源、透镜准直耦合系统和光谱...
本文提出一种基于单层石墨烯超材料的超薄双窄带太赫兹吸收体，并将其用于生物传感。石墨烯/介质界面激发的表面等离激元可通过在石墨烯表面捕获双极电荷加以调控。作者在方形石墨烯谐振器中引入环形圆槽，使电荷按所需方式存储并形成双极电荷节点，从而增强单层石墨烯超材料可调、超薄双窄带太赫兹吸收体的性能。利用基模和三阶模表面等离激元，该结构在低带和...
本文设计并理论研究了基于多孔硅（PSi）的一维缺陷环形光子晶体（APC）生物光子传感器，用于检测血清中肌酐浓度。采用圆柱坐标改进传输矩阵法（TMM）分析其透射特性。传感器结构为[(AB)N/2D(AB)N/2/Si]，由两个一维APC和一个填充血清样品的圆柱缺陷层D组成；A、B为孔隙率分别为34%和87%的交替PSi层。该传感器可感...
光学生物传感器是生物分析检测中的高灵敏度器件，血液成分分析对重大疾病检测以及糖尿病、癌症和心血管疾病诊断具有重要意义。本文提出一种三维光子晶体生物传感器，由沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）纳米阵列置于涂覆多聚多巴胺（PDA）的硅基底上构成。该传感器在1.1–1.5 μm波长范围内通过有限差分时间域（FDTD）方法进行设计、模拟和...
基于单模光纤的红外光纤球谐振器是用于折射率传感和生物传感的新兴器件。其可利用CO2激光熔接机快速、低成本制备，但反射谱精细度低且呈准随机指纹，光谱响应与球体尺寸、形状相关性差，传统特征提取解调困难。本文提出一种基于Karhunen-Loeve变换（KLT）的欠采样光谱解调方法，对光背向散射反射计（OBR）测得的反射谱进行低通滤波、降...
本文提出一种基于截断一维光子晶体（1D PC）与狄拉克半金属（BDS）的近红外高灵敏折射率生物传感器理论模型。该传感器采用棱镜耦合结构，由耦合棱镜、TiO2/SiO2 交替一维光子晶体、含 TiO2 与 BDS 的缺陷层以及传感介质层组成。当近红外光经棱镜入射时，在 BDS 与一维光子晶体界面激发 Bloch 表面波（BSW），形成...
本文从理论上研究了一维光子晶体在血浆细胞传感中的应用性能。所提出的器件利用一维光子晶体缺陷腔结构，将待测血浆样品引入缺陷层；当样品中血浆细胞或血浆成分引起缺陷层折射率改变时，光子晶体禁带内的缺陷共振峰位置发生移动，从而实现对样品折射率变化的检测。作者通过改变不同折射率的分析物缺陷层，获得了共振峰位置随折射率变化的规律。在优化结构中，...
本研究成功开发了一种基于氟化交联聚合物布拉格波导光栅的光学生物传感器，用于检测银杏内酯A抑制肺微血管内皮细胞（PMVEC）凋亡的有效药物浓度。合成氟化光敏聚合物SU-8（FSU-8）作为传感核心层，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为传感窗口包层。通过药理学研究分析并确定银杏内酯A抑制PMVEC凋亡的有效药物浓度范围为5–10 µg/m...
本文提出一种用于改变超薄硅环谐振器基太赫兹（THz）吸收体中多模共振的技术。该吸收体在低带激发磁偶极、在高带激发电偶极，形成双带窄线宽共振。通过在偶极场中心放置非共振石墨烯纳米环，并利用外部静电偏置调节石墨烯化学势，可改变磁偶极与电偶极的场分布，实现频率可调谐和近完美吸收。作者采用传输线法建立等效电路模型，验证了吸收体的工作机理。该...
环谐振器因具有较高Q因子、灵敏度和可小面积阵列化等优势，已成为重要的光学生物传感器。本文针对生物医学传感需求，计算研究了一种具有部分锥形波导的聚合物微环谐振器，旨在提高灵敏度并改善品质因数（FOM）。其核心思想是在锥形波导段中增强光场与待测样品之间的相互作用：将波导宽度逐渐减小至原来的一半，使芯内光场约束降低、倏逝场向包层泄漏增加。...