Modular microring laser cavity sensor.
本文提出并实验演示了一种用于传感应用的模块化微环激光器（MML）腔。与传统简单环腔相比，MML 将激光腔划分为多个可独立设计的区域，使灵敏度、功率效率、自由光谱范围等生物传感器性能参数能够半独立优化，从而减少设计折中。作者基于 Al2O3:Yb3+ 集成光子平台制备了第一代 MML 器件，并进行了激光与传感性能测试。器件光纤到光纤斜...
Photonic Crystal Fiber-Based Reconfigurable Biosensor Using Phase Change Material.
本文提出并数值演示了一种基于相变硫族材料 Ge2Sb2Te5（GST）的可重构光子晶体光纤（PCF）生物传感器，用于近红外波段可调且增强的折射率传感。该传感器将 Au/GST 薄混合传感层集成到 D 型 PCF 的切割平面上，利用光纤核心导模与 Au/GST 界面激发的表面等离子极化激元（SPP）模式之间的倏逝场耦合实现无标记检测。...
An Integrated Detection Based on a Multi-Parameter Plasmonic Optical Fiber Sensor.
本文提出一种基于表面等离子共振（SPR）的多参数集成检测D型光子晶体光纤（PCF）传感器，用于同时检测温度、磁场强度和折射率。传感器在光纤芯两侧的空气孔中分别填充磁性流体（MF）和聚二甲基硅氧烷（PDMS），并在侧抛光面金膜上引入石墨烯层，以利用磁光效应、热光效应和SPR效应形成磁场、温度与折射率传感通道。采用有限元方法（FEM）对...
A Potential Plasmonic Biosensor Based Asymmetric Metal Ring Cavity with Extremely Narrow Linewidth and High Sensitivity.
为实现基于等离子体效应的高灵敏度与多模式传感特性，本文基于理论分析探索了一种具有窄线宽和高吸收特性的高灵敏度折射率传感器结构。该传感器由周期性非对称金属环腔阵列、间隔层和金属薄膜层组成，并置于玻璃基底上。通过有限差分时间域方法计算其反射光谱，结果表明该结构在可见至近红外范围内可激发六个共振模式。结合模拟数据对传感器结构参数进行优化，...
Integrated Lab-on-a-Chip Optical Biosensor Using Ultrathin Silicon Waveguide SOI MMI Device.
厚度低于100 nm的波导为传感提供了有前景的平台。作者设计并分析了基于这些超薄平台的多模干涉（MMI）器件，用作生物传感器。为验证设计方法，将制备的220 nm厚MMI器件的测量光谱与仿真光谱进行了比较。基于亚100 nm平台的MMI生物传感器设计采用时域有限差分仿真进行了优化。在4 mm长度下，50 nm厚MMI传感器提供约42...
Graphene vs. silica coated refractory nitrides based core-shell nanoparticles for nanoplasmonic sensing.
基于金、银等传统金属的等离子体纳米颗粒已受到生物传感器研究者的广泛关注。核心壳纳米颗粒（CSNP）凭借局域表面等离子体共振（LSPR）的强场增强和宽谱可调性而具有独特优势。鉴于难熔氮化物（如ZrN和TiN）具有更高的光谱可调性、生长兼容性、高熔点、本征CMOS兼容性和生物相容性，以及石墨烯具有高比表面积、优异生物分子相容性、响应速度...
An Analysis of a Compact Label-Free Guiding-Wave Biosensor Based on a Semiconductor-Clad Dielectric Strip Waveguide.
本文提出并分析了一种紧凑、集成、无标记的半导体包覆介质条波导生物传感器。该器件采用与CMOS工艺兼容的材料，包括非晶硅（a-Si）包覆层和氮氧化硅（SiON）介质波导，基底为二氧化硅（SiO2）。作者采用三维光束传播法（BPM）对器件光学性能进行建模，研究其对体折射率变化和表面生物膜厚度变化的响应，并考察尺寸与材料参数偏差对性能的影...
High-Sensitivity Terahertz Refractive Index Sensor in a Multilayered Structure with Graphene.
本文提出一种基于石墨烯与一维光子晶体（1D PC）复合结构的高灵敏度太赫兹光学传感器。该结构由 SiO2/TPX 交替堆叠的布拉格反射镜、夹在其中的传感介质以及覆盖在传感介质表面的单层石墨烯组成。太赫兹波入射时，石墨烯与一维光子晶体之间激发光学共振，可等效为 Fabry–Perot 模或光学 Tamm 态（OTS），在反射率谱中形成...
Giant Goos-Hänchen Shifts in Au-ITO-TMDCs-Graphene Heterostructure and Its Potential for High Performance Sensor.
为提高表面等离子共振（SPR）生物传感器性能，本文提出基于石墨烯和过渡金属二硫化物（TMDCs）二维材料的 Au-ITO-TMDCs-石墨烯异质结构，以显著增强 Goos-Hänchen（GH）位移。理论分析表明，在 Kretschmann 构型中，Au 膜激发表面等离子极化激元后，ITO、TMDCs 和石墨烯层可改变反射相位并放大...
Graphene oxide-functionalized long period fiber grating for ultrafast label-free glucose biosensor.
本文报道了一种基于长周期光纤光栅（LPFG）的无标记葡萄糖生物传感器。该传感器通过化学交联法在LPFG表面功能化氧化石墨烯（GO）和葡萄糖氧化酶（GOD）。GO涂覆于LPFG表面，凭借其极高的比表面积和丰富结合位点，可高效固定GOD。作者采用光学显微镜、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜...
Vertically Coupled Plasmonic Racetrack Ring Resonator for Biosensor Applications.
等离子体化学与生物传感器具有尺寸紧凑、灵敏度极高等优点，基于等离子体波导和谐振器的生物传感器是移动与可穿戴设备的理想候选。然而，金属中的高损耗以及实际实现方案复杂，使紧凑等离子体生物传感器的最优构型难以确定。本文提出一种新型等离子体折射率传感器，其核心为置于相同金属制成的波导型 racetrack 环谐振器下方的金属条波导。该结构可...
A metal-organic zeolitic framework with immobilized urease for use in a tapered optical fiber urea biosensor.
本文描述了一种对折射率传感具有高灵敏度的锥形单模-无芯-单模（SCS）结构。为提高光学生物传感器的特异性，作者通过原位生长法将脲酶包埋于沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）中，形成 ZIF-8/urease 酶包埋膜，并沉积在无芯光纤上。通过在线监测尿素与沸石咪唑酯骨架中脲酶的结合，实现尿素的测定。折射率变化导致光纤生物传感器发生波长漂...
Porous Silicon Optical Biosensors: Still a Promise or a Failure?
尽管第一篇报道多孔硅（PSi）生物传感器的文献已发表二十余年，该技术仍受到全球众多研究团队关注。本文是一篇简短综述，基于近年结果与已发表文献，系统梳理多孔硅光学生物传感器的优势与局限，旨在为博士生和青年研究者提供直接入门介绍。该主题高度跨学科，涉及材料科学、物理、光学、表面化学、医疗健康与环境监测等多个领域。多孔硅光学生物传感器的制...
A Bimetallic-Coated, Low Propagation Loss, Photonic Crystal Fiber Based Plasmonic Refractive Index Sensor.
本文提出一种低损耗螺旋晶格光子晶体光纤（PCF）表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测糖、蛋白质、DNA、mRNA等生物分子以及血清、尿液等生化样品。传感器在PCF外表面采用金（Au）等离子体材料以高效激发SPR，并在金层与石英光纤之间引入薄二氧化钛（TiO2）层，以增强金层粘附并改善SPR激发与灵敏度。作者采用基于有限元方法...
Patterned plasmonic gradient for high-precision biosensing using a smartphone reader.
智能手机兼容生物传感器有望提升偏远地区诊断质量，但受限于手机消费级探测器，现有器件难以达到传统仪器性能。本文报道一种受超表面启发的图案化等离子体梯度（PPG/SPPG）生物传感器，利用连续变化的等离子体纳米天线阵列将局部折射率信息转换为二维光学图案。该器件可将亚单层分子引起的微小折射率变化转化为等共振环的位置与面积变化，并通过智能手...
Design for Distributed Feedback Laser Biosensors Based on the Active Grating Model.
分布式反馈（DFB）激光因体积小、制备简单、灵敏度高而被广泛用于生物传感。现有理论设计多基于无源布拉格光栅，但无源模型无法通过品质因数（FOM）准确预测DFB激光传感器性能。为此，作者利用耦合常数的虚部表示增益，将无源光栅替换为有源光栅，建立可预测FOM的DFB激光生物传感器设计模型。研究首先比较了不同光栅占空比和槽深对无源光栅传感...
Guided Mode Resonance Sensors with Optimized Figure of Merit.
导模共振（GMR）效应因共振线宽窄、效率高而被广泛用于生物传感，但多数GMR传感器未对品质因数（FOM）进行优化。本文提出一种用于优化GMR传感器FOM的有效设计方法，结合解析模型与数值模拟，系统研究了“光栅–波导”型GMR传感器在波长检测和角度偏移检测方案下的FOM。与先前报道相比，该方法获得了更高的FOM值。对于“波导–光栅”型...
A Differential Detection Method Based on a Linear Weak Measurement System.
自参考检测对生物传感器至关重要。基于全内反射的线性弱测量系统因高稳定性、无标记检测和易于集成而受到关注。本文提出一种基于线性全内反射弱测量系统的差分检测方法。通过引入快轴与竖直方向成45°的半波片（HWP），将水平（H）和垂直（V）偏振光相互转换，从而获得 HWP 前后光路相位变化的差值。实验利用 Soleil–Babinet 补偿...
Transmit-Array, Metasurface-Based Tunable Polarizer and High-Performance Biosensor in the Visible Regime.
超表面按结构特征可分为反射阵列和透射阵列两类。本文针对 y 偏振入射设计了一种透射阵列超表面，其透射谱具有宽度小于 3 nm 的窄带凹陷。通过调节矩形散射体的线性几何参数，实现了 x 与 y 偏振入射透射率比在 0.031% 至 1% 范围内可调的偏振器。基于该偏振器的窄带偏振敏感性，进一步设计了可见光波段生物传感器，用于检测 1....
Hollow Fiber Coupler Sensor.
本文报道一种由实心光纤（SCF）与空心光纤（HCF）构成的双锥形光学方向耦合器传感器。该器件采用 SM980 单模光纤和 Polymicro TSP320450 聚酰亚胺涂覆熔融石英毛细管，经氢火焰拉制形成 2×2 耦合结构，并用 PDMS 封装固定。850 nm 激光由 SCF 输入，在耦合区通过倏逝波与 HCF 发生功率交换；H...