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...
环辅助马赫-曾德尔干涉仪（RA-MZI）具有高灵敏度和快速光学响应，已用作无标记纳米光子生物传感器。然而，大多数基于RA-MZI的生物传感器需要对环表面进行化学修饰，以固定可与目标分子相互作用的生物分子。本文报道了一种新型微流控集成RA-MZI（µFRA-MZI），其微流控通道直接制作在光子环谐振器上方。µFRA-MZI可在不化学修...
本文报道了一种基于微腔光纤马赫–曾德尔干涉仪（MZI）的新型无标记光纤生物传感器，并用于DNA检测。该传感器通过标准通信单模光纤（SMF）的大横向偏移熔接制备，形成开放微腔结构，腔内液体样品可改变光路并影响干涉光谱。实验表明，该传感器在折射率（RI）测量中达到−17,905 nm/RIU的高灵敏度。在此基础上，利用3-氨基丙基三乙氧...
本研究开发了一种由单根光纤中两个相同长周期光栅（LPG）构成的长周期光栅马赫–曾德尔干涉仪（LPGMZI），用于检测免疫球蛋白M（IgM）。该器件的透射光谱中存在由芯模与包层模干涉形成的条纹，并继承了LPG传感器的优势，可通过同时分析干涉条纹及其包络，补偿由体折射率（RI）和温度波动引起的非期望信号变化。实验在两种外部折射率条件下测...
自严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引发全球大流行以来，除经呼吸道主要感染途径外，该病毒还具有神经侵袭能力，可导致神经炎症和血脑屏障（BBB）损伤。感染期间病毒刺突蛋白可经血液循环播散，到达脑部后可能穿越BBB，该现象已在小鼠中证实，因此其医学意义重要。本研究旨在评估刺突蛋白S1亚基在高度暴露于感染的人体器官模型系...
本文提出一种基于聚合物技术的干涉型电光生物传感器件，其核心为嵌入双层单原子石墨烯电容的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）。在电容两端施加外部电压时，电场作用于上下石墨烯层，改变其表面电荷密度与费米能级位置，从而调节石墨烯的电光性质，使聚合物波导中的光吸收可随电压连续调控。与此同时，该电场-光场耦合增强了传感区倏逝波与石墨烯的相互作用，使干...
本文报道了一种基于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的光纤传感器，用于检测3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APES）。该MZI由芯偏熔接单模光纤（SMF）结构构成，有效长度3.0 cm，采用Corning SMF-28e+ BB光纤，通过芯径偏移4–5 µm形成芯模与包层模干涉。检测时，光纤表面先用0.1 M KOH羟基化，再滴加或浸渍1%或2...
滚环扩增（RCA）是聚合酶链式反应（PCR）的重要替代方案，尤其适用于需要快速、灵敏、可靠检测大量样本的疫情场景。本文首次报道利用光纤中飞秒激光加工形成的微腔内联马赫-曾德尔干涉仪（µIMZI），对等温 DNA 扩增进行直接、实时、无标记监测。该方案可在皮升级样品体积内完成光学分析。生物传感器的选择性由固定在微腔表面的 DNA 引物...
基于波导的光子生物传感器兼具高灵敏度、小型化、无标记和多路复用等优势；干涉型结构可采用固定波长读出，适合低成本诊断与监测设备。其检测限（LOD）主要取决于传感器对微小折射率变化的响应以及读出系统噪声。尽管提高传感器响应已被广泛研究，噪声优化却较少受到关注。本文提出一种系统化的检测限优化方法，通过实验表征机械噪声、散粒噪声、放大器热噪...
马赫-曾德尔干涉仪（MZI）是一类集成光子传感器，已可实现低至10−7 RIU的检测极限，并因设计自由度高而适合即时检测（point-of-care）读出方案。此类传感器的可达检测极限会与器件设计发生不同形式的相互作用，具体取决于主导噪声来源：噪声可能只影响单个传感臂、同时影响两个臂，或与传感器本身无关。本文系统考察了这三种噪声机制...
本文报道了一种无标记光学生物传感器，用于在啤酒样品中快速同时测定黄曲霉毒素B1（AFB1）、伏马毒素B1（FB1）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）。该传感器基于单片集成于同一芯片上的10个马赫-曾德尔干涉仪（MZI）阵列，每个MZI均集成宽带硅光源。通过在不同MZI传感臂上分别固定霉菌毒素-蛋白偶联物实现多分析物检测。检测时，将校准物...
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...
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...
本文提出并实验验证了一种基于光纤马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的无标记光学纤维生物传感器，用于检测牛血清白蛋白（BSA）浓度。该传感器在单模光纤内构建微腔，使入射光分为光纤芯导模和微腔模式，两束光重新叠加形成干涉。外部介质可通过连接微腔与光纤表面的微流道直接进入微腔，与光纤芯信号相互作用。器件采用飞秒激光微加工和化学刻蚀制备。该光纤干...
本文报道了一种用于啤酒中赭曲霉毒素A（OTA）无标记检测的光学生物传感器。该传感器由10个宽带马赫-曾德尔干涉仪（BB-MZI）及其对应的宽带硅光源单片集成在同一37 mm²硅芯片上。通过OTA-卵白蛋白偶联物功能化MZI传感臂，将芯片转化为生物传感器。检测采用竞争免疫分析格式：将校准品或样品与抗OTA抗体混合后泵过芯片，再用山羊抗...
本文提出并实验验证了一种基于微光纤辅助马赫-曾德尔干涉仪（MAMZI）的无标记DNA生物传感器，用于原位实时检测DNA杂交动力学。通过拉锥标准单模光纤（SMF）制备微光纤，并在输入与输出SMF之间构成U形开放微腔。由于SMF与微光纤模场失配，入射光分为微光纤导模和开放腔模，在输出端发生干涉。开放腔模参与干涉使传感器对环境折射率变化高...
本文报道了一种无标记马赫-曾德尔干涉仪（MZI）光学生物传感器的设计、制备与表征。该器件在传感臂中集成高色散一维光子晶体（PhC）慢光纳米梁，利用慢光效应降低群速度、增强光与生物分子的相互作用。数值模拟表明，16 μm慢光区域的MZI相位灵敏度为115,000 rad/RIU-cm，比传统毫米级MZI高约7倍。实验测得体相折射率检测...
本文报道了一种基于高折射率对比聚合物材料系统的集成光学马赫-曾德尔干涉仪生物传感器，用于在血清中检测人免疫球蛋白G（hIgG）。该传感器采用聚酰亚胺波导和Ormoclad包层，传感臂表面经MPTMS硅烷化、生物素化、链霉亲和素和抗人IgG抗体固定，实现hIgG的无标记捕获。在传感器线性范围5–200 nM内，缓冲液和血清样品中均获得...
在病原细菌医学诊断中，快速检测和鉴定病原微生物是关键任务。现有多数方法依赖与细菌特异性结合的可检测标记分子，但通常步骤多、耗时长且成本较高，例如酶联免疫吸附试验通常需要五个连续步骤。因此，发展快速、低成本的无标记检测技术具有重要需求。本文报道了一种基于微型集成光学马赫-曾德尔干涉仪（MZI）的生物传感器。作者将传感器测量臂用抗体功能...
本文采用基于全矢量H场有限元方法，对用于检测DNA杂交的水平槽波导生物传感器结构进行优化设计。该传感器基于硅上绝缘体（SOI）平台，由上下两层多晶硅波导芯夹持低折射率槽区构成，光以准TM模在低折射率槽区集中传播。槽区内通过硅烷连接层固定单链DNA（ssDNA）探针，当互补ssDNA杂交形成双链DNA（dsDNA）时，传感层折射率由1...