本文报道了在暴露核微结构光纤（EC-MOF）中利用飞秒激光写入布拉格光栅（FBG）的方法，芯径范围为2.7–12.5 µm，并可将光纤熔接至常规单模光纤。在开放芯光纤上写入布拉格光栅可实现实时折射率传感，面向多路复用生物传感应用。实验与理论分析表明，芯径越小，导模暴露于外部介质的比例越高，折射率灵敏度越高。7.5 µm芯径光纤在灵敏...
本文报道一种基于有机半导体分布式反馈（DFB）激光器的生物传感器，用于无标记、非接触检测生物分子引起的表面折射率变化。该器件为垂直发射二阶DFB激光器，由带周期纳米光栅的紫外固化光学环氧基底、有机半导体三(三氟联苯基)莰烯（T3）增益层和上覆介质构成。通过优化T3增益层厚度，可最大化波长移动对折射率变化的响应；实验与改进平板波导模型...
芯片级光学微腔生物传感器通常依赖超高Q微腔和精密波长可调谐激光，在光谱域测量，易受设备噪声影响且不利于便携。本文提出并验证了一种基于空间域测量的硅基耦合谐振器光波导（CROW）生物传感器概念。该器件在绝缘体上硅（SOI）芯片上由8个耦合微环组成，采用固定波长激发，并通过长工作距离物镜和InGaAs相机对CROW的面外弹性散射强度图案...
本文在绝缘体上硅（SOI）平台上实现了一种谐振增强、缺陷介导的环谐振器光电探测器，并将其作为单片式生物传感器，为微环谐振器传感器与光电探测器在片上实验室（lab-on-chip）中的低成本集成提供了新途径。该方案避免了在 SOI 芯片上集成 III-V 或锗基混合光电探测器所带来的复杂工艺和高成本问题。器件利用微环谐振腔中的光强积累...
本文报道了一种基于亚波长光栅的光子晶体生物传感器，用于在单次测量中解耦表面生物分子结合事件与体相溶液折射率扰动。该传感器利用导模共振（GMR）效应，在单偏振光激励下激发两个光谱位置不同、电场空间分布不同的共振模式：第一共振（约619 nm）电场向体相溶液穿透较深，主要响应体相折射率变化；第二共振（约736 nm）电场更集中于表面，主...
本文设计、制备并测试了一种用于自参考生物传感的等离子体波导共振（PWR）传感器。该传感器可同时支持横磁（TM）和横电（TE）两种偏振模式：TM模式对背景溶液折射率变化具有较高灵敏度，TE模式对表面吸附层厚度变化更敏感。通过在同一传感通道上同时测量TM和TE共振角位移，并利用双模光谱线性模型，可将体相折射率变化与表面吸附层厚度变化解耦...
本文提出一种由SiO2-TiO2材料构成的双侧环Add-drop Filter微环谐振器（DR-ADF）光子学生物传感器构型，用于检测人血中的沙门氏菌（SB）。采用散射矩阵法与归纳计算确定有、无沙门氏菌时输出信号强度。沙门氏菌与加载在传感和检测微谐振器鞭毛蛋白层上的抗体发生反应，引起折射率变化，使通端口和落端口输出信号强度增加，从而...
本文报道了一种基于长周期光纤光栅（LPG）的倏逝波光纤生物传感器，用于检测大肠杆菌外膜蛋白（EcOMPs）。传感探针通过在单模光纤中刻写的LPG表面进行功能化获得，采用静电组装和共价结合两种固定化方法。所得无标记配置通过监测结合事件引起的折射率变化导致的共振波长偏移，实现水中EcOMPs的特异性识别。传感器在0.1 nM至10 nM...
本文提出并实验验证了一种用于原位DNA杂交检测的无标记光纤生物传感器，其采用反射式微光纤布拉格光栅（mFBG）结构。在二氧化硅微光纤中刻写单个直布拉格光栅，可在反射谱中形成两个清晰共振峰：基模和高阶模。二者对外界介质折射率（RI）具有不同响应，但对温度具有相同灵敏度。通过监测两共振峰之间的波长间隔，可实现温度补偿的折射率测量。该无标...
银纳米颗粒（SNP）具有抗菌活性，但其作用机制尚未完全阐明。本研究提出一种无标记、快速的非绝热锥形光纤（NATOF）生物传感器，用于研究 SNP 对大肠杆菌 K-12 的抗菌活性。SNP 与细菌相互作用可通过锚定或穿透细菌细胞层，改变锥形光纤传感区的折射率，进而改变光纤光学特性与输出信号。在相同条件下，以菌落计数法作为实验对照，并与...
倾斜光纤布拉格光栅（TFBG）生物传感器可作为低成本、易实现的替代平台，用于原位或潜在体内高灵敏度生物样品测量。本研究利用光纤内12°倾斜布拉格光栅，在宽外部介质折射率范围内于传感器表面激发强倏逝场。器件对温度交叉敏感性小，制备过程不影响光纤结构完整性及其表面功能化。通过截止前最后导模在两个正交偏振态下的差分透射谱，原位清晰区分了具...
本文报道了一种新型快速响应塑料光纤（POF）生物传感器，用于检测大肠杆菌。论文介绍了该结构简单、坚固的 POF 生物传感器的开发、校准和测量方法。U 形探针由专门设计的装置制造。采用蔗糖溶液进行校准，获得 1.33–1.39 的折射率（RI）范围，分别相当于水和细菌的 RI，并评估了灵敏度、准确度和重复性。POF 探针经抗大肠杆菌 ...
长周期光纤光栅（LPG）等光纤光栅已被提出作为生化传感的光学器件。在光栅区域发生的生化相互作用会改变周围介质的折射率，进而引起光纤透射光谱中共振波长的漂移，从而为表面等离子共振、干涉和光学谐振腔等无标记光学方法提供替代方案。本文采用Eudragit L100共聚物替代常用硅烷化方法对光纤进行生物功能化，并通过IgG/抗IgG免疫分析...
本文从理论上研究并优化了涂覆原子层沉积（ALD）Al2O3/TiO2 双层的聚合物槽波导的折射率灵敏度，面向生物传感器应用。作者模拟了不同几何尺寸下，ALD 沉积的薄层高折射率材料对聚合物槽波导槽区光场限制因子和均匀灵敏度的影响，并将结果与工作在可见光波段的优化未涂层聚合物槽波导进行比较。模拟结果表明，所提出的结构可显著提高槽区限制...
本文提出一种基于石墨烯局域等离子体与生物分子吸附的红外生物传感器。器件由透明基底上的周期性石墨烯纳米带阵列构成，传感介质直接接触石墨烯表面；当生物分子吸附时，界面有效折射率改变，使中红外透射谱中的等离子体共振波长发生移动。数值模拟表明，在检测共振波长偏移时，器件灵敏度最高可达1697 nm/RIU。支撑石墨烯的透明基底可选绝缘体、半...
本文提出一种基于槽波导中相位偏移布拉格光栅的新型硅光子生物传感器。该器件将光场集中在低折射率槽区，从而增强光与周围介质及生物分子的相互作用。布拉格光栅通过在波导外侧壁制作周期性波纹形成，并在光栅中部引入相位偏移，在阻带内产生尖锐谐振峰。实验在氯化钠盐溶液中测得 340 nm/RIU 的高折射率灵敏度和约 1.5×10^4 的高品质因...
本文报道了一种基于狭缝-沟槽金属纳米结构的等离子体干涉生物传感器，用于监测生物分子吸附引起的表面等离激元极化激元（SPP）相位变化。该方案将微型等离子体结构与高灵敏度光学干涉技术相结合，采用共线透射光路和低成本紧凑光谱仪，在 10×30 µm² 的微型传感区域内实验测得窄至 7 nm 的传感峰线宽和 1×10−5 RIU 的折射率分...
本文提出一种用于生物分析的高灵敏度金属辅助导模共振（MaGMR）器件，并通过实验验证其传感功能。该器件在典型导模共振（GMR）结构的基底与波导之间引入高反射金属缓冲层，使反射光谱呈现与常规 GMR 相反的低反射共振凹陷。数值计算表明，MaGMR 的高灵敏度来源于强不对称共振模场分布以及波导内较低的传播角；与典型 GMR 相比，分析物...
本文报道了一种基于多孔硅（PS）反谐振反射光学波导（ARROW）的光学生物传感器换能器。与传统倏逝波生物传感器相比，ARROW 结构通过使传播光场与渗入多孔芯层的分子更好地重叠，从而提高分子相互作用灵敏度。本研究旨在考察采用 ARROW 结构的光学生物传感器工作模式，并在给定折射率范围内，于待测分子接枝前对反谐振条件进行调节。所研究...
许多微流控生物传感器设计基于光学微腔共振的测量。荧光型谐振器通常比使用可调激光倏逝耦合探测微腔的系统更简单、更稳健。在所有传感器设计中，检测极限取决于检测系统的波长分辨率，而这是荧光型器件的主要限制。本文研究折射率型微腔传感结构的极限分辨率与检测极限。由于荧光谐振器可同时采集多个周期性模式，标准傅里叶方法最适合快速、精确地分析共振位...