The Sensitivity of Grating-Based SPR Sensors with Wavelength Interrogation.
表面等离子共振（SPR）传感器具有无标记、实时检测优势，光栅耦合结构适合紧凑集成，但其灵敏度尚未充分探索。本文推导了波长探测模式下光栅基SPR传感器灵敏度的解析表达式。与以往将分析物内入射角视为固定值的模型不同，本文考虑实际实验中空气侧入射角固定、分析物内角度随折射率按斯涅尔定律变化的条件，系统讨论了工作波长、光栅周期、金属材料和分...
Etched Fiber Bragg Grating Biosensor Functionalized with Aptamers for Detection of Thrombin.
本文报道了一种基于刻蚀光纤布拉格光栅（EFBG）的凝血酶检测生物传感器。传感系统采用中心波长约1550 nm的光纤布拉格光栅（FBG），在48%氢氟酸中湿法刻蚀约27 min，使其对外界折射率（RI）的灵敏度达到17.4 nm/RIU。随后，为实现凝血酶的选择性检测，采用硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）和交联剂戊二醛对...
Fano Resonance in Waveguide Coupled Surface Exciton Polaritons: Theory and Application in Biosensor.
表面激子极化激元（SEP）是光子与激子强耦合形成的准粒子，可沿晶体与介质界面传播，在新型光学传感器和器件中具有重要价值。本文提出一种基于 Fano 共振（FR）的多层薄膜成像生物传感器，利用 Cytop 作为间隔层，将平面波导模式（WGM）与 J-聚集体菁染料 TDBC 支持的 SEP 模式耦合，形成尖锐非对称反射谱。通过传输矩阵法...
Reproducible Plasmonic Nanopyramid Array of Various Metals for Highly Sensitive Refractometric and Surface-Enhanced Raman Biosensing.
局域表面等离子共振（LSPR）生物传感器在临床诊断、家庭医疗、环境分析和公共卫生中具有重要应用潜力，但折射率灵敏度低和重现性差（大面积均匀性与批次一致性不足）限制了其广泛使用。为此，作者采用弹性软刻蚀和金属热蒸发法制备了形态与光学性质可重复的金属纳米金字塔阵列（NPA），并分别制备了 Al、Au 和 Ag NPA。透射光谱在可见—红...
Optical Micro/Nanofiber-Based Localized Surface Plasmon Resonance Biosensors: Fiber Diameter Dependence.
将功能纳米材料与光学微/纳米光纤（OMNFs）集成可带来新的光学性质，并为多种传感应用提供通用平台。然而，作为传感器关键元件的 OMNF 本身很少被研究。本文以微/纳米光纤基局域表面等离子共振（LSPR）传感器为模型，重点研究光纤直径的优化及其对传感性能的影响。理论和实验结果均表明，通过减小光纤直径，折射率灵敏度可显著提高。随后，作...
Plasmonic Interface Modified with Graphene Oxide Sheets Overlayer for Sensitivity Enhancement.
本文提出一种在表面等离子共振（SPR）传感器金膜表面旋涂氧化石墨烯片（GOSs）覆盖层以增强灵敏度的新策略。得益于GOSs优良的导电性、大比表面积和高折射率，GOSs-SPR传感器在检测大体积折射率溶液和牛血清白蛋白（BSA）溶液时均表现出更高灵敏度。更重要的是，通过改变GOSs覆盖层厚度可调节传感器灵敏度，而厚度可通过不同次数旋涂...
Autler-Townes splitting biosensing based on a nonuniform photonic crystal waveguide with feedback loop.
针对快速、准确检测生物分子的高性能生物传感器需求，本文系统研究了一种带反馈环的非均匀光子晶体波导（NUPhCW）无标记光学生物传感器。该器件基于绝缘体上硅（SOI）平台，在0.45 μm宽硅脊波导中周期刻蚀半径抛物线渐变的非均匀孔和均匀孔，形成一维光子晶体腔；通过引入反馈环构成等效微环谐振器（MRR），使NUPhCW与MRR在零失谐...
Fano resonance in double waveguides with graphene for ultrasensitive biosensor.
本文提出并实现了一种由两个平面波导（PWG）和少层石墨烯构成的多层结构中的Fano共振，并详细分析了石墨烯存在下两个PWG模式之间的耦合机制。结果表明，Fano共振来源于两个波导中石墨烯不同本征损耗所导致的不同品质因子；多层结构中的电场分布计算结果验证了该结论。所提出的结构可应用于超灵敏生物传感器。通过优化结构参数，获得了显著改善的...
Theoretical design of twelve-band infrared metamaterial perfect absorber by combining the dipole, quadrupole, and octopole plasmon resonance modes of four different ring-strip resonators.
多波段超材料完美吸收体（MPA）在微测辐射热计、红外检测、生物传感和热发射器等领域具有应用前景。通常单个谐振器只能激发基模并实现单吸收带；多波段 MPA 可通过组合不同尺寸谐振器实现，但由于不同尺寸谐振器之间的相互作用，设计吸收带数超过4个且平均吸收率高于90%仍具挑战。本文仅利用单个设计的环-条谐振器实现三个吸收带，平均吸收率达9...
Investigation of Grating-Assisted Trimodal Interferometer Biosensors Based on a Polymer Platform.
本文提出并数值分析了一种基于聚合物平台的长周期光栅辅助三模干涉生物传感器。该器件由单模输入/输出波导、三模传感波导以及位于输入和输出端的长周期光栅（LPG）耦合器组成，采用 ma-P1205 聚合物作为波导芯层，SiO2 作为下包层，水作为上包层，工作波长为 633 nm。LPG 耦合器可像定向耦合器一样调节基模 Ex11 与二次高...
Integrated Optical Mach-Zehnder Interferometer Based on Organic-Inorganic Hybrids for Photonics-on-a-Chip Biosensing Applications.
本文报道了一种用于芯片光子实时诊断的便携式低成本集成光学生物传感器。该传感器基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI），用于监测液体介质中细菌浓度的增长。器件图案通过直接紫外激光在透明自图案化有机-无机双脲硅杂化薄膜上刻印，相比光刻技术或飞秒激光三维图案化，降低了制造复杂度和成本。传感器性能以大肠杆菌（E. coli）在水介质中的生长为例进行...
High-sensitivity birefringent and single-layer coating photonic crystal fiber biosensor based on surface plasmon resonance.
本文提出一种基于表面等离子共振（SPR）的双折射单层涂覆光子晶体光纤（PCF）生物传感器，用于实现高灵敏度检测。该传感器结构简洁、易于制备，仅在PCF外表面沉积一层金膜作为等离子体材料，分析物通道位于光纤外部，避免内孔填充困难。通过设计不同尺寸的空气孔形成双折射结构，使x和y偏振基模有效折射率不同，其中y偏振模与表面等离子体模耦合更...
Highly sensitive surface plasmon resonance biosensor based on a low-index polymer optical fiber.
本文提出一种基于侧抛光低折射率聚合物光纤中表面等离子共振的高灵敏折射率传感器，用于生物传感。得益于光纤纤芯的低折射率，器件对水溶液的理论灵敏度可达约44567 nm/RIU，但上限检测折射率降至约1.340。传感器通过在渐变折射率全氟聚合物光纤的抛光表面镀制55 nm厚金膜制备。实验结果表明，在周围折射率1.335处，传感器灵敏度约...
An optofluidic metasurface for lateral flow-through detection of breast cancer biomarker.
即时检测的快速发展要求生物传感器兼具高灵敏度与小型化。本文报道了一种光流体超表面生物传感器，将绝缘体上硅（SOI）纳米光子学与纳流体技术相结合，实现高性能横向流通检测。该超表面由 SOI 基底上周期性排列的硅纳米柱阵列构成，并功能化特定受体分子。将聚二甲基硅氧烷（PDMS）板直接键合到表面后，形成超紧凑器件，样品溶液仅能在纳米柱之间...
Halloysite Nanotube-Modified Plasmonic Interface for Highly Sensitive Refractive Index Sensing.
本文提出并演示了一种利用薄层高岭土纳米管（HNTs）修饰表面等离子共振（SPR）等离子体界面的新策略。由于HNTs层具有较大比表面积和较高折射率，可显著增强金属界面附近的探测电场强度，从而提高SPR传感器的测量灵敏度。通过喷涂不同浓度的HNTs乙醇悬浮液，可调节HNTs修饰层厚度。所制备传感器在体相溶液中表现出最高10431 nm/...
Spectrometer-Free Plasmonic Biosensing with Metal-Insulator-Metal Nanocup Arrays.
本文报道了一种金-二氧化钛-金金属-绝缘体-金属（MIM）等离子纳米杯阵列器件，用于无光谱仪折射率传感，其性能超过传统表面等离子共振（SPR）传感器。该器件具有独特光谱特性：当上层介质折射率增加时，在峰值共振波长处透射强度增加，而该峰不发生光谱位移；同时存在透射强度不随折射率变化的光谱区域，可作为器件内部参考。作者结合电磁模拟研究了...
Sensitivity Analysis of Different Shapes of a Plastic Optical Fiber-Based Immunosensor for Escherichia coli: Simulation and Experimental Results.
传统病原体检测方法需要专业人员、专用实验室且耗时数天，因此具有快速响应能力的便携式生物传感器对现场质量检验至关重要。本文分析了一种基于塑料光纤（POF）倏逝场的大肠杆菌免疫传感器特性，并通过实验与模拟结果对比研究不同形状倏逝波光纤传感器的性能。作者采用计算建模方法评估探针灵敏度，模拟结果表明：对于折射率传感，U 形传感器在 980 ...
High sensitivity optical biosensor based on polymer materials and using the Vernier effect.
本文报道了一种基于Vernier效应的SU8/PMATRIFE聚合物集成光学生物传感器的设计与制备。该传感器采用标准光刻工艺，在Mach-Zehnder干涉仪的传感臂和参考臂中各嵌入一个SU8芯层/PMATRIFE包层与上覆层的聚合物微环谐振器，传感微环通过上覆层中的储液腔暴露于待测溶液。当葡萄糖水溶液浓度改变时，波导上覆层折射率变...
Label-Free Detection of Cancer Biomarkers Using an In-Line Taper Fiber-Optic Interferometer and a Fiber Bragg Grating.
本文提出并实验验证了一种紧凑、无标记的光纤生物传感器，用于检测乳腺癌生物标志物 HER2。该传感器由锥形光纤干涉仪与光纤布拉格光栅（FBG）级联构成。锥形光纤干涉仪对周围介质折射率变化极为敏感，可用于监测生物分子结合引起的界面折射率变化；FBG 对折射率变化不敏感，但可独立响应温度，因此可作为温度温度计，用于补偿生物传感过程中的温度...
Plasmonic Sensor Based on Dielectric Nanoprisms.
本文提出一种基于周期性挤出纳米棱镜阵列的表面等离子共振（SPR）传感结构，用于无标记光学检测。该结构在MgF2基底上制备周期性纵向三角沟槽，并填充AZO形成纳米棱镜，将正常入射光引导并汇聚到金属-介质界面；界面介质作为待测样品，通过光谱反射率探测共振谷位移。与经典Kretschmann构型相比，纳米棱镜的漏斗和波导效应增强了金属-水...