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...
为快速检测新型冠状病毒（COVID-19），本文提出一种高灵敏D形镀金表面等离子共振（SPR）生物传感器。该SPR生物传感器可快速、准确识别新冠病毒，对遏制疫情传播具有重要意义。所提传感器用于检测传染性支气管炎病毒（IBV）污染细胞，该细胞属于COVID-19相关病毒家族，其折射率随EID浓度变化可表现为-0.96、-0.97、-0...
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...
本文针对新型冠状病毒 SARS-CoV-2 诊断，对异质结构表面等离子共振（SPR）生物传感器进行了性能比较。研究基于传输矩阵法（TMM）计算反射率，并采用有限差分时间域（FDTD）方法分析石墨烯-传感层接触附近的电场强度。比较了 BaF2、BK7、CaF2、CsF、SF6 和 SiO2 等棱镜，TiO2 和铬等粘附层，Ag 和 A...
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，...
空芯光纤传感器因结构简单、传输损耗低而受到关注。本文提出一种基于表面等离子共振（SPR）的新型空芯负曲率光纤（HC-NCF）传感器。其包层由六个圆形石英管和两个椭圆石英管组成，以降低制造复杂度；化学稳定的金（Au）涂覆在传感结构内壁，用于诱导 SPR 效应。该传感器通过检测注入空芯的分析物折射率（RI）微小变化实现传感。研究采用有限...
本文提出一种多通道光子晶体光纤（PCF）传感器，采用双偏振与多种材料协同设计，有效降低通道间相互干扰并增强表面等离子共振（SPR），实现低干扰多通道同时检测。在圆柱光纤周围抛光形成四个通道，并在各通道传感区分别镀覆不同金属膜（金Au或银Ag）和等离子体材料（二氧化钛TiO2、五氧化钽Ta2O5或石墨烯G）。四个通道均可检测1.34–...
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（...
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...
基于表面等离子体极化激元（SPPs）设计了一种高性能等离子体共振传感结构，由两条金属-绝缘体-金属（MIM）波导与一个横向梯形纳米腔（TLSNC）耦合构成。采用多模干涉耦合模理论（MICMT）分析其传输特性，并用有限元分析（FEA）进行模拟，同时考察不同结构参数对性能的影响。结果表明，该结构在传输光谱中呈现四个高品质共振峰，最高折射...
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...