太赫兹（THz）超表面吸收体因具有高Q谐振和对生物组织介电变化的高灵敏度，成为生物医学传感的有前景平台。传统单带设计仅在窄频带内有效，降低检测可靠性并增加假阳性。本研究提出一种偏振无关、角度稳定的多带超表面吸收体（MSA），用于无标记THz生物传感。该结构采用双金属开口环谐振器（SRR）与连续背面接地平面，构成紧凑的金属-介质-金属...
本文在理想无噪声、无损耗的模拟条件下，设计了一种基于铜基谐振器的双功能太赫兹超表面。该超结构由周期性铜圆环和圆盘阵列与连续铜反射层构成，中间以聚四氟乙烯（PTFE）介质间隔层分隔，形成超薄、紧凑、单材料的窄带完美吸收体，并可作为高灵敏度分析物折射率传感器。在0.8 THz共振频率处实现99.99%的近完美吸收，共振频率可通过几何参数...
本文理论提出并分析了一种用于中红外区域口腔癌检测的石墨烯辅助一维光子晶体生物传感器，采用转移矩阵法计算其光学响应。该结构由高折射率与低折射率介质层交替排列构成，中心为口腔组织缺陷腔，可在光子带隙内支持高度局域的缺陷模共振。健康与癌变口腔组织的有效折射率差异会改变缺陷腔光程，使共振波长发生可测移动，从而实现无标记光学检测。结果显示，传...
本文提出一种基于混合等离子体波导（HPW）的新型矩形孔径纳米天线（RANA）设计，用于折射率生物传感。作者首先建立 HPW 的解析模型，推导色散关系，并用遗传算法求解主导传播模式，再与有限积分技术（FIT）仿真结果对比验证。随后在 450 THz 工作频率下，采用 FIT 和有限元法（FEM）评估 RANA 的反射系数、功率流辐射图...
本研究提出一种双跑道环辅助马赫-曾德尔干涉仪（RRAMZI）集成光学生物传感器，用于血糖检测。该结构将跑道环谐振器（RRR）的高灵敏度与马赫-曾德尔干涉仪（MZI）参考臂带来的高准确性相结合，以提升检测性能。为增强生物传感器性能，在芯层与基底之间引入中间缓冲层；根据缓冲层材料不同，可分别提高谐振深度或穿透深度。论文给出两种 RRAM...
本研究提出一种基于一维三元光子晶体（1D-TPC）的高灵敏光学传感器，用于快速检测非法药物。该结构由聚苯胺（PANI）、硫化铅（PbS）和AlxGa1-xN量子点（QDs）交替层构成，并在中心引入缺陷层作为传感区。检测机制通过监测不同非法物质引起缺陷层折射率变化所导致的缺陷模波长移动实现。作者采用传输矩阵法（TMM）对结构透射特性进...
许多社会与工业应用需要便携式挥发性有机物（VOC）传感器，例如通过呼吸分析诊断健康状况或监测工业环境以保障工人安全。丙酮是广泛使用的工业溶剂，必须灵敏检测以防止超过职业安全限值的有害暴露。现有传感技术存在工作温度高、功耗大、长期漂移或结构复杂等缺点。本文报道了一种基于导模共振（GMR）的光学气体传感器，可实现手持操作和简单读出。该 ...
本文提出一种集成石墨烯的紧凑双带太赫兹（THz）超材料吸收体，用于高性能生物传感。该结构由四个同心八边形环组成，其中两个为金环、两个为石墨烯环，置于二氧化硅（SiO₂）基底上，背面为金接地层。金环产生双共振响应，石墨烯层通过改善与自由空间的阻抗匹配增强吸收并引入可调性。器件在0.9623 THz和1.4079 THz处实现近单位吸收...
本文提出、仿真并制备了一种用于传感应用的完美超材料吸收体（MMA）。该结构通过同时抑制反射和透射增强谐振吸收：底部金属反射层消除透射，顶层金属谐振结构与自由空间阻抗匹配以降低反射，并支持电、磁谐振，实现近完美吸收。模拟显示其在毫米波频段28.146 GHz处吸收率为99.33%，该频段对5G通信和高频生物传感重要。原型在28.12 ...
本研究提出一种用于宫颈癌早期筛查的新型光学生物传感器，基于光子晶体材料，利用光在微小硅棒阵列构成的波导中传播。当光穿过健康、HPV感染或癌变宫颈组织时，因组织折射率差异产生微小光谱变化，从而无需染料或标记即可区分组织类型。该工作的关键创新是考虑温度对传感器性能的影响，在10、25、45和60°C下测试，结果表明25°C性能最佳，其他...
本研究提出一种基于光子晶体光纤（PCF）的光学传感器，用于通过红细胞折射率变化检测疟疾。该传感器采用空心中心核，并由五层七边形包层空气孔构成，可促进样品渗入并增强光与物质的相互作用，在保持结构简洁的同时对微小折射率变化具有高灵敏度。不同疟原虫发育阶段引起的红细胞折射率差异被转换为不同的波长位移，从而可区分环状滋养体与裂殖体等阶段。传...
准确、非侵入地检测尿液胆红素对医学诊断具有重要意义，传统方法常存在侵入性、操作复杂和依赖专用设备等问题。本研究提出一种纳米晶体增强的可调等离子体超材料传感器，用于太赫兹波工程，以实现尿液中胆红素浓度的直接、非侵入估计。该结构基于银纳米棒/纳米晶体阵列、缺陷谐振器和输入/输出波导，利用近零介电（ENZ）等离子体超材料增强局域电场并提高...
本文提出一种基于氮化镓（GaN）的二维光子晶体（2D PC）生物传感器，用于白癜风（vitiligo）和皮肤松弛症（cutis laxa）等皮肤疾病相关分析物的检测。传感器采用 GaN 作为基底/光子晶体材料，利用缺陷区形成传感区，通过 1550 nm 入射光在缺陷共振模式下的透射峰波长漂移实现折射率检测。作者使用 Opti FDT...
本文提出一种基于缺陷模式与带截断层石墨烯的多层混合结构高灵敏太赫兹生物传感器。该传感器由对称布拉格反射器、嵌入缺陷层以及石墨烯截断层组成，形成多层混合共振激发结构。缺陷模式共振提供高灵敏度，石墨烯与截断层产生的局域场增强使太赫兹共振反射峰更尖锐、更敏感。理论分析表明，传感介质的折射率和厚度显著影响灵敏度。通过参数优化，该结构可分别用...
本研究提出一种用于口腔癌太赫兹光学生物传感的一维三元光子晶体理论设计，该结构具有宇时（PT）对称性。所设计结构为 (ABA)N/D/(ABA)N，其中 A 层为掺杂 SiO2，B 层为 Si，D 为缺陷层，可容纳健康或癌变口腔细胞。通过改变 PT 对称参数 Q 分析透射谱，发现光子带隙内存在明显缺陷模，且其特性强烈依赖于生物组织的光...
癌症仍是全球主要死因，早期检测对改善预后至关重要。等离子体生物传感器为无创检测早期癌细胞提供了有前景的途径。本研究提出一种基于局域表面等离子体共振（LSPR）的生物传感器，采用由八个环形立方超胞通过软胞界面互连构成的创新等离子体超材料，用于癌症检测。研究比较了铝、银和金三种等离子体常用金属，并采用三维有限差分时间域（FDTD）方法评...
超表面因能在扩展区域产生强光场局域与增强，是光学传感的理想平台，但依赖外部光源和笨重耦合器件，限制了即时检测应用。本文提出一种由量子隧穿结提供内置光源的等离激元生物传感器。光学共振的双周期金纳米线超表面作为隧穿结顶电极，在大面积上产生高度均匀发光，并通过等离激元纳米天线模式同时增强光谱与折射率灵敏度。作为概念验证，作者实现了纳米厚聚...
本文提出一种基于石墨烯增强介质谐振器结构的紧凑型太赫兹（THz）吸收体，旨在同时实现宽带与窄带吸收。所设计吸收体在1.07–13.3 THz范围内实现超宽带吸收，带宽达12.23 THz，并在特定调谐条件下于6.81 THz处呈现尖锐窄带峰。通过调节石墨烯化学势（µc）实现可调谐，结构具有偏振不敏感性，并在入射角至70°时保持高吸收...
本文提出一种高灵敏度且热稳定的光子晶体（PhC）生物传感器，用于癌细胞的高精度检测。该传感器采用方格排列的硅棒阵列（棒半径0.1 µm），在1.2–2.1 µm范围内具有光子带隙，并设置两条线缺陷波导分别作为输入和输出光路。其核心为一种眼形缺陷腔，腔内沿眼形边界及中心类似虹膜区域布置嵌入硅棒，用于容纳待测分析物。当分析物折射率发生变...
本文提出一种二维环形光子晶体结构，由28×25根硅棒置于空气介质中构成，用作2:1光复用器兼生物传感器。作者通过平面波展开（PWE）和时域有限差分（FDTD）方法计算光子带隙（PBG）与场分布，研究其传感特性。该结构利用特定波长输入到Input0、Input1和Select端口，根据逻辑状态将光导至Output端口。在I0=1、I1...