本文提出一种基于单层石墨烯超材料的超薄双窄带太赫兹吸收体，并将其用于生物传感。石墨烯/介质界面激发的表面等离激元可通过在石墨烯表面捕获双极电荷加以调控。作者在方形石墨烯谐振器中引入环形圆槽，使电荷按所需方式存储并形成双极电荷节点，从而增强单层石墨烯超材料可调、超薄双窄带太赫兹吸收体的性能。利用基模和三阶模表面等离激元，该结构在低带和...
本文设计并理论研究了基于多孔硅（PSi）的一维缺陷环形光子晶体（APC）生物光子传感器，用于检测血清中肌酐浓度。采用圆柱坐标改进传输矩阵法（TMM）分析其透射特性。传感器结构为[(AB)N/2D(AB)N/2/Si]，由两个一维APC和一个填充血清样品的圆柱缺陷层D组成；A、B为孔隙率分别为34%和87%的交替PSi层。该传感器可感...
光学生物传感器是生物分析检测中的高灵敏度器件，血液成分分析对重大疾病检测以及糖尿病、癌症和心血管疾病诊断具有重要意义。本文提出一种三维光子晶体生物传感器，由沸石咪唑酯骨架材料-8（ZIF-8）纳米阵列置于涂覆多聚多巴胺（PDA）的硅基底上构成。该传感器在1.1–1.5 μm波长范围内通过有限差分时间域（FDTD）方法进行设计、模拟和...
基于单模光纤的红外光纤球谐振器是用于折射率传感和生物传感的新兴器件。其可利用CO2激光熔接机快速、低成本制备，但反射谱精细度低且呈准随机指纹，光谱响应与球体尺寸、形状相关性差，传统特征提取解调困难。本文提出一种基于Karhunen-Loeve变换（KLT）的欠采样光谱解调方法，对光背向散射反射计（OBR）测得的反射谱进行低通滤波、降...
本文提出一种基于截断一维光子晶体（1D PC）与狄拉克半金属（BDS）的近红外高灵敏折射率生物传感器理论模型。该传感器采用棱镜耦合结构，由耦合棱镜、TiO2/SiO2 交替一维光子晶体、含 TiO2 与 BDS 的缺陷层以及传感介质层组成。当近红外光经棱镜入射时，在 BDS 与一维光子晶体界面激发 Bloch 表面波（BSW），形成...
本文从理论上研究了一维光子晶体在血浆细胞传感中的应用性能。所提出的器件利用一维光子晶体缺陷腔结构，将待测血浆样品引入缺陷层；当样品中血浆细胞或血浆成分引起缺陷层折射率改变时，光子晶体禁带内的缺陷共振峰位置发生移动，从而实现对样品折射率变化的检测。作者通过改变不同折射率的分析物缺陷层，获得了共振峰位置随折射率变化的规律。在优化结构中，...
本研究成功开发了一种基于氟化交联聚合物布拉格波导光栅的光学生物传感器，用于检测银杏内酯A抑制肺微血管内皮细胞（PMVEC）凋亡的有效药物浓度。合成氟化光敏聚合物SU-8（FSU-8）作为传感核心层，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为传感窗口包层。通过药理学研究分析并确定银杏内酯A抑制PMVEC凋亡的有效药物浓度范围为5–10 µg/m...
本文提出一种用于改变超薄硅环谐振器基太赫兹（THz）吸收体中多模共振的技术。该吸收体在低带激发磁偶极、在高带激发电偶极，形成双带窄线宽共振。通过在偶极场中心放置非共振石墨烯纳米环，并利用外部静电偏置调节石墨烯化学势，可改变磁偶极与电偶极的场分布，实现频率可调谐和近完美吸收。作者采用传输线法建立等效电路模型，验证了吸收体的工作机理。该...
环谐振器因具有较高Q因子、灵敏度和可小面积阵列化等优势，已成为重要的光学生物传感器。本文针对生物医学传感需求，计算研究了一种具有部分锥形波导的聚合物微环谐振器，旨在提高灵敏度并改善品质因数（FOM）。其核心思想是在锥形波导段中增强光场与待测样品之间的相互作用：将波导宽度逐渐减小至原来的一半，使芯内光场约束降低、倏逝场向包层泄漏增加。...
本文报道一种基于相变材料 Ge2Sb2Te5（GST）的可调红外超材料生物传感器，工作波段为 1.5–1.65 μm。GST 可随温度在非晶态 aGST 与晶态 cGST 之间转变，从而改变光学常数并实现传感响应可调。作者设计了立方和圆柱形金谐振器阵列（UC1–UC3），以 aGST/cGST 为基底，利用有限元方法模拟不同浓度血红...
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...
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，...