Design of a High
近年来，硅基片上传感研究显著增加。本文设计了一种基于平板光子晶体结构的耦合腔波导（CCW），用作无标记生物传感器。该光子晶体由三角晶格排列的空气孔构成，通过引入缺陷可构建对折射率微小变化高度敏感、仅需少量分析物即可响应的传感器件。研究采用平面波展开法（PWE）分析 CCW 模式的色散关系与场分布，并采用有限差分时间域（FDTD）方法...
Impact of Optical Cavity on Refractive Index Sensitivity of Gold Nanohole Arrays.
基于表面等离子共振（SPR）的折射率传感是一种高效的无标记生物分子检测技术，其性能取决于传感层的介电性质与结构。薄金属膜中的金纳米孔阵列（NHA）具有较好的折射率灵敏度，但共振线宽通常较大，限制了其在生物传感中的实际应用。将宽等离子体模式与锐利光学共振耦合可减小峰宽，但可能降低灵敏度。本文采用有限差分时间域（FDTD）模拟，研究金-...
Ultra-high sensitive cancerous cells detection and sensing capabilities of photonic biosensor.
本文针对癌细胞早期检测需求，理论提出并模拟一种基于一维缺陷三元光子晶体的超灵敏光子生物传感器。采用MATLAB与传输矩阵法，对分别加载正常细胞及Jurkat、Hela、PC12、MDA-MB231、MCF-7、白质、低级别胶质瘤、胶质母细胞瘤等样品的结构进行计算，通过调节周期数、缺陷层厚度和s偏振入射角寻找最优传感条件。传感器利用样...
Rapid detection of vaccinia virus using biofunctionalized fiber-optic ball-tip biosensors.
本文报道了光纤球端谐振器生物传感器的开发与生物功能化，用于实时检测痘苗病毒（vaccinia virus, VV）。作者制备了多个球端谐振器，并通过硅烷化过程固定两种生物识别元件：靶向 L1R 蛋白的抗 L1R 单克隆抗体和靶向完整 VV 病原体的兔多克隆血清抗体。实验在 10^3 至 10^8 空斑形成单位（PFU）浓度范围内检测...
Highly sensitive label-free biosensor: graphene/CaF
本研究提出一种基于五层石墨烯/氟化钙（CaF2）多层光栅与法布里-珀罗（Fabry–Perot, FP）腔集成的无标记光学生物传感器，用于提高灵敏度（S）、品质因数（FOM）和品质因子（Q）。通过调节石墨烯化学势，在石墨烯/介质界面激发表面等离子共振（SPR）波；垂直偏振光源使光栅两侧作为电偶极子，使等离子体波相向传播并在样品活性区...
Designing a Graphene Metasurface Organic Material Sensor for Detection of Organic Compounds in Wastewater.
在环境监测、食品安全和医学诊断等领域，有机化合物的识别至关重要。为保护环境和人类健康，需要开发高灵敏、高选择性的有机化合物传感器。石墨烯因其优异的电学、力学和化学特性，近年来在传感应用中受到广泛关注。本研究旨在构建一种基于石墨烯的有机材料传感器，用于检测酚、乙醇、甲醇、氯仿等有机物质。石墨烯具有高比表面积并能与有机分子发生强相互作用...
Design of Photonic Crystal Biosensors for Cancer Cell Detection.
光子晶体生物传感器是一种由光子晶体材料制成的紧凑器件，可用于检测和监测生物分子或化学物质的存在及其浓度变化。本文提出一种基于硅光子晶体的癌细胞检测生物传感器，其结构在三角晶格阵列中引入六角谐振腔。该结构的一个光子带隙范围为1188 nm≤λ≤1968 nm。采用时域有限差分法仿真发现，当入射光波长位于该带隙范围内时，结构在1469....
Highly sensitive asymmetric and symmetric cancer sensors with ultra-high-quality factor and resolution power.
本文提出两种基于带缺陷层的一维二元光子晶体（硅/空气薄膜）的高灵敏、紧凑生物传感器，具有超高品质因子。所设计的非对称与对称传感器在缺陷层两侧仅含两至五个周期，并以正常细胞群（INOK）和癌细胞群（YD-10B）为研究对象。研究考察了硅层厚度、空气层厚度、缺陷层厚度、基底位置、周期数和入射角等参数对传感器性能的影响，并基于灵敏度进行优...
2D Gallium Sulfide-Based 1D Photonic Crystal Biosensor for Glucose Concentration Detection.
一维光子晶体生物传感器在血糖检测中备受关注。本文提出两种基于二维范德华材料的一维光子晶体生物传感器设计：第一种为硫化镓/白云母多层结构 [GaS/Mica]ND[GaS/Mica]N，第二种为硫化镓/葡萄糖溶液多层结构 [GaS/G]ND[GaS/G]N。作者采用传输矩阵法，对有无缺陷层的光子晶体光学特性进行数值分析，并考察周期数、...
Sensitivity-Tunable Terahertz Liquid/Gas Biosensor Based on Surface Plasmon Resonance with Dirac Semimetal.
本文研究了一种基于耦合棱镜—三维狄拉克半金属（3D DSM）多层结构的灵敏度可调太赫兹（THz）液/气生物传感器。该传感器利用3D DSM激发表面等离子共振（SPR）模式，在反射谱中形成尖锐反射峰，从而获得高灵敏度。由于3D DSM的费米能量可调控其电导率与反射率，传感器灵敏度可实现动态调节。研究还发现，灵敏度曲线强烈依赖于3D D...
A theoretical approach for a new design of an ultrasensitive angular plasmonic chemical sensor using black phosphorus and aluminum oxide architecture.
本研究基于表面等离子共振（SPR）理论考察了常规与混合多层结构的生物传感性能，采用传输矩阵法计算可见光区反射光谱。所设计SPR传感器结构为CaF2棱镜/Al2O3/Ag/Al2O3/二维材料/Al2O3/传感介质，采用Kretschmann构型，TM偏振光在银层界面激发表面等离子体。通过优化Al2O3层与二维材料（Blue P/WS...
Design and optimization of highly sensitive multi-band terahertz metamaterial biosensor for coronaviruses detection.
本研究设计并表征了一种高Q值、超灵敏的太赫兹（THz）折射率型超材料生物传感器，用于在电子灌流装置（EID）浓度0.01和1000下检测冠状病毒。该传感器由星形穿孔金平面构成，因旋转对称而对偏振不敏感，并在90°内保持角度稳定。在1.9656 THz和3.3692 THz处实现近完美吸收，半峰全宽分别为5.276%和0.641%；T...
A mid-infrared focusing grating coupler with a single circular arc element based on germanium on silicon.
本文设计并演示了一种基于锗硅（Ge-on-Si）平台、在光栅前端引入单个圆弧元件（CAE）的中红外（MIR）聚焦光栅耦合器（FGC）。该结构可等效于传统全聚焦光栅耦合器，通过优化 CAE 的结构参数，锥形线性光栅与 CAE 组合可将耦合效率提升至 8.61%，约为传统中红外光栅耦合器的两倍，也是目前基于 Ge-on-Si 的全蚀刻光...
Refractive index based optically transparent biosensor device design for early detection of coronavirus.
为快速检测新型冠状病毒（COVID-19），本文提出一种高灵敏D形镀金表面等离子共振（SPR）生物传感器。该SPR生物传感器可快速、准确识别新冠病毒，对遏制疫情传播具有重要意义。所提传感器用于检测传染性支气管炎病毒（IBV）污染细胞，该细胞属于COVID-19相关病毒家族，其折射率随EID浓度变化可表现为-0.96、-0.97、-0...
Design of a novel hybrid multimode interferometer operating with both TE and TM polarizations for sensing applications.
本文提出并数值演示了一种可同时工作于TE和TM偏振的新型混合多模干涉仪（MMI）传感器件。模拟采用633 nm波长，面向未来生物传感器应用，也可扩展至其他波长与传感场景。通过设计低纵横比多模波导芯，TE基模与TM高阶模的场限制特性显著不同：TE00主要限制在Si3N4芯内，与包层相互作用弱；TM01大部分能量进入包层，对包层折射率变...
A performance comparison of heterostructure surface plasmon resonance biosensor for the diagnosis of novel coronavirus SARS-CoV-2.
本文针对新型冠状病毒 SARS-CoV-2 诊断，对异质结构表面等离子共振（SPR）生物传感器进行了性能比较。研究基于传输矩阵法（TMM）计算反射率，并采用有限差分时间域（FDTD）方法分析石墨烯-传感层接触附近的电场强度。比较了 BaF2、BK7、CaF2、CsF、SF6 和 SiO2 等棱镜，TiO2 和铬等粘附层，Ag 和 A...
All-Silicon Photoelectric Biosensor on Chip Based on Silicon Nitride Waveguide with Low Loss.
与广泛使用的化合物半导体光电传感器相比，全硅光电传感器因兼容互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺而具有易于量产的优势。本文提出一种工艺简单、集成化、微型化且低损耗的全硅光电生物传感器（ASPB）。该传感器基于单片集成技术，光源为PN结级联多晶硅纳米结构，检测器件采用简单的折射率传感方法。模拟结果表明，当待测材料折射率大于1.52时，...
Surface Plasmon Resonance-Based Gold-Coated Hollow-Core Negative Curvature Optical Fiber Sensor.
空芯光纤传感器因结构简单、传输损耗低而受到关注。本文提出一种基于表面等离子共振（SPR）的新型空芯负曲率光纤（HC-NCF）传感器。其包层由六个圆形石英管和两个椭圆石英管组成，以降低制造复杂度；化学稳定的金（Au）涂覆在传感结构内壁，用于诱导 SPR 效应。该传感器通过检测注入空芯的分析物折射率（RI）微小变化实现传感。研究采用有限...
Highly Sensitive Multi-Channel Biosensor for Low-Interference Simultaneous Detection.
本文提出一种多通道光子晶体光纤（PCF）传感器，采用双偏振与多种材料协同设计，有效降低通道间相互干扰并增强表面等离子共振（SPR），实现低干扰多通道同时检测。在圆柱光纤周围抛光形成四个通道，并在各通道传感区分别镀覆不同金属膜（金Au或银Ag）和等离子体材料（二氧化钛TiO2、五氧化钽Ta2O5或石墨烯G）。四个通道均可检测1.34–...
Performance investigation of triple unsymmetrical micro ring resonator as optical filter as well as biosensor.
本文提出一种单输入、单输出的三重非对称微环谐振器（TUMRR）结构，并采用延迟线信号处理方法在 z 域对其统计特性进行建模。作者利用 Mason 增益法则推导该结构的传递函数，并在绝缘体上硅（SOI）平台上实现其光学滤波与生化传感功能。通过有限差分时间域（FDTD）方法获得场响应，由频率响应曲线分析光学滤波器特性，得到自由光谱范围（...