体狄拉克半金属（BDS）因具有类似石墨烯的优异光电特性，被称为“三维石墨烯”，近年来成为光学器件研究热点。本文提出一种基于BDS/布拉格反射器多层结构的可调谐高灵敏太赫兹生物传感器。该传感器利用BDS与一维光子晶体界面激发光学Tamm态（OTS），并使OTS与嵌入对称一维光子晶体中的缺陷模发生耦合，从而形成尖锐的Fano共振峰，实现...
当前，利用生物标志物评估体内生理过程已成为癌症预防、治疗和预后的重要手段，其中 CD44 蛋白与其配体相互作用可促进转移过程中的侵袭和迁移，因此快速定量检测 CD44 对及时诊断和治疗具有重要意义。现有 CD44 检测方法多依赖标记试剂且耗时较长。本文开发了一种光纤生物传感器，其球形尖端通过低成本溶胶-凝胶法沉积约 100 nm 厚...
本文提出一种基于Tamm等离子体（TP）共振的理论传感方案，用于检测不同浓度碘化钠（NaI）水溶液。所设计结构为{prism/Ag/cavity/(GaN/CaF2)15/air}，其中Ag层厚度30 nm、传感腔层厚度4.5 mm，在TE偏振、入射角50°条件下于近红外区形成单一TP/表面等离子体混合共振谷。检测原理是NaI溶液填...
本文报道了一种基于超材料的完美吸收体（PA），其可在1.8–10 µm宽谱范围内支持四个强共振。该PA采用金属–介质–金属结构，由光学厚金膜与图案化金纳米天线之间夹持MgF2介质间隔层构成，并通过数值与实验校准几何参数实现光谱调谐。所制备的四带等离子体PA对入射光具有接近单位吸收。作者利用基于紫外光的光化学固定技术，在金表面图案化1...
基于表面等离子体极化激元（SPPs）设计了一种高性能等离子体共振传感结构，由两条金属-绝缘体-金属（MIM）波导与一个横向梯形纳米腔（TLSNC）耦合构成。采用多模干涉耦合模理论（MICMT）分析其传输特性，并用有限元分析（FEA）进行模拟，同时考察不同结构参数对性能的影响。结果表明，该结构在传输光谱中呈现四个高品质共振峰，最高折射...
血糖浓度是维持人体和动物代谢稳态的重要指标，糖尿病患者常需每日监测，给社区医院和家庭医疗带来负担。光纤传感器因结构紧凑、响应快、灵敏度高、成本低且操作简便，在生物医学检测中应用广泛。本文构建了一种基于光纤端固定支撑桥的法布里-珀罗（FP）腔生物传感器，用于快速检测血清中的葡萄糖浓度。利用飞秒激光双光子聚合微加工技术，在单模光纤端面打...
本文探索了一维（1D）光子晶体（PCs）作为生物传感平台用于检测废水中有机物的新应用。由于废水中有机物浓度过高可能危害人类健康，作者研究了一种可检测废水中有机物的1D多层周期结构（AB）N/C/(AB)N的生物酒精传感性能。该结构通过检测待测废水样品折射率的微小变化，引起光子带隙（PBG）内缺陷模式位置移动来实现传感。采用传输矩阵法...
本文报道了一种可激发五重Fano共振的非贯通金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构。该结构由方形开环谐振器（SSRC）与总线波导组成，Fano共振来源于SSRC激发的窄带离散态与总线波导激发的宽带连续态之间的相互干涉。采用有限元方法（FEM）对结构传输特性和磁场强度分布进行了详细分析，结果表明通过调节SSRC的开口宽度、方向等几何参数...
本文设计并优化了一种基于两个间接耦合双槽波导微环谐振器的无标记光学生物传感器，用于检测贫血疾病中的血红蛋白浓度。该传感器采用变分有限差分时间域（varFDTD）方法在Lumerical软件中进行模拟，通过优化几何参数获得最佳光传输。将男性和女性九种不同血红蛋白浓度样品引入传感器，依据患者性别和血红蛋白水平识别正常、轻度、中度和重度以...
生物光学中测量组织折射率是重要课题。本文提出两种用于癌细胞检测的新型光学生物传感器构型。该结构由一维光子晶体（PC）晶格与两条金属–绝缘体–金属（MIM）等离子体波导耦合构成；第二种拓扑采用锥形方法改善 MIM 等离子体波导与 PC 结构之间的匹配。位于结构中心的一维 PC 晶格在透射谱中产生具有锐利边缘的光子带隙（PBG），这些锐...
新冠疫情暴发凸显了快速、灵敏抗原检测对疫情防控的重要性。本文报道了一种基于激光外差反馈干涉的表面等离子共振（SPR）生物传感器，用于检测SARS-CoV-2刺突抗原。该传感器通过检测不同抗原浓度引起的微小折射率差异实现检测，将传感单元处的折射率变化经SPR转换为光强变化，从而实现生物样品的无标记、实时检测。激光外差反馈干涉的增益放大...
表面等离子共振（SPR）生物传感器因具有实时、无标记和高检测精度等优点，已应用于食品安全、环境监测和医学诊断等领域。传统SPR结构通常由玻璃棱镜和贵金属构成，但非金金属易氧化，且金属对生物分子吸附能力有限，制约灵敏度。二维材料可提升稳定性并增强生物分子吸附。本文以二硒化铂（PtSe2）作为新型过渡金属二硫化物/二硒化物（TMDs）材...
本文通过数值仿真与实验研究提出一种新型空心微结构光纤（HC-MOF）生物传感器，用于液体折射率测定。该传感器的传感机制基于光子带隙效应，光纤透射峰的位置强烈依赖于填充在光纤空心芯部液体分析物的折射率。作者首先采用有限元方法对 HC-MOF 的导光模式进行设计仿真，随后利用软玻璃材料制备光纤，并搭建由卤素灯光源、透镜准直耦合系统和光谱...
本文提出一种新型表面等离子共振（SPR）生物传感器设计，用于疟疾不同感染阶段的即时检测。该结构由CaF2棱镜、TiO2粘附层、Ag/Au金属层、PtSe2中间层、二维材料（石墨烯/MoS2/WS2）及传感介质组成。采用传输矩阵法（TMM）在优化各层厚度与层数后计算角反射率，并用相位探测技术验证共振角位置；同时利用COMSOL Mul...
本文提出一种基于石墨烯-等离子体纳米结构的血红蛋白浓度传感器。作者将半圆柱形金棒按周期阵列排布，并结合银、二氧化硅和石墨烯多层结构，构建了五种石墨烯-等离子体组合传感结构，用于检测血液样品中的血红蛋白浓度。通过引入不同平板和圆柱形石墨烯层，可改善吸收器的吸收峰强度与共振波长；增加金层可增强入射电磁波的限制并提高吸收因子。研究还考察了...