基于谐波分析的相位型表面等离子体共振传感器

提出了一种利用电光调制和谐波分析的相位型表面等离子体共振(SPR)传感器结构。和传统的相位型SPR传感系统相比,该系统结构采用一路光路并用软件实现相位提取和分析,简化了系统结构;P光、S光采用共光路的光路结构,可以有效抑制相位噪声;可以使用较低电压的调制电源。利用该系统对不同浓度酒精溶液进行了测量,取得了和理论预期相一致的结果。     

表面等离子共振传感技术的发展与应用

表面等离子体共振（surface Plasmon Resonance SPR）技术是一种简单、直接的传感技术,是表面等离子体在金属和电介质的交界面上形成的一电荷层,在电磁波的激励下,表面等离子体发生共振现象。根据这一原理研制的表面等离子体传感器在检测、分析生物分子间的相互作用等方面得广泛的应用。介绍表面等离子传感器的工作原理和研究进展,由于其具有体积小、测量准确度高、抗电磁干扰能力强,因此表面等离子共振传感器在生物医学、环境保护、食品及化学等领域得到广泛的应用前景。     

一种基于表面等离子体共振的多模光纤H2传感器

报道了一种基于表面等离子体共振(SPR)的多模光纤H2敏传感器,是通过化学腐蚀多模光纤使纤芯裸露再镀上Pd-Ag合金膜所构成,并给出了相应的理论分析和实验制作过程。理论分析表明,对于0～4%范围内的H2浓度,兼顾测量范围、灵敏度和响应时间,合金膜厚度选择在20nm附近为宜;实验研究结果显示,用20nm厚的Pd-Ag合金膜和15mm的光纤作用长度,在温度为26℃、相对湿度为60%的条件下,传感器能探测0～4%浓度范围内的H2,响应时间小于50s。     

光纤SPR传感器的信号检测及处理

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先,以表面等离子体共振传感理论为基础,对系统检测结果进行数据处理,得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下,检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计,从而得到有效的共振波长。其次,利用小波分析方法进行信号处理,校正了噪声产生的漂移,对光谱信号压缩处理,以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测,得到了良好的光谱响应曲线,证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。     

基于反射光强度检测的棱镜SPR传感器

提出一种基于Kretschmann结构的新型棱镜表面等离子体波共振(SPR)传感方法.基于常规SPR角度检测系统,固定入射光角度,检测不同待测液体介质所对应的光强反射率,实现对液体相关性质的检测.通过建立理论模型和数值模拟,考察棱镜基体类型、金属薄膜介电常数和厚度、入射光波长等参数对SPR光强反射率的影响,进而提出耦合系数η用以衡量SPR效应强弱和变化趋势.此检测方法可省去常规角度调制系统中精密角度旋转装置,无需实时调整光探测器接收角度,并可根据需要动态调整检测范围.     

表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器

分析了基于表面等离子体共振类熊猫型的光子晶体光纤传感器,采用基于全矢量有限元法（FEM）对光纤模式进行了数值计算,在各向异性完美匹配层（PML）边界条件下,求解模场的有效折射率。讨论了各个参量的尺寸对传感的影响。计算表明,激发的等离子体对环境介质折射率的变化非常敏感,所设计传感器最大光谱灵敏度达到2 μm/RIU,若光谱仪的分辨率为10 pm,则传感器的分辨率可以达到5×10-6 RIU。     

分子印迹膜SPR传感器检测氯磺隆的方法

研究使用了中国科学院电子学研究所自行研制的高灵敏度单通道SPR分析仪和进样装置,仪器为棱镜耦合型SPR传感器结构,其检测角度范围是40°～70°,折射率检测范围为1.04～1.47,谐振角的精度在0.001°。适用于SPR分析仪的分子印迹芯片采用PVC-MIP共聚膜法制备,SPR角度扫描结果表明,200nm以下厚度芯片具有较好的SPR吸收特性。以氯磺隆为模板的分子印迹膜与不加氯磺隆的分子印迹膜对比实验发现前者具有特异性结合的能力。实验对浓度0.1,0.2,0.5和1μg/mL的氯磺隆进行了SPR定点检测,这四种浓度氯磺隆的折射率响应信号满足线性关系,相关系数R=0.996 4。实验中对低浓度的氯磺隆进行反复检测,检测到50ng/mL的氯磺隆,满足农残检测的要求。     

平面波导激励的对称型表面等离子体共振结构的研究

研究了一种平面波导激励的对称型表面等离子体共振（SPR）结构,该结构以一定厚度的介质两侧覆盖金属层为核心。理论分析表明,该结构的TM0模式为表面波。研究了一定波长下不同介质时金属膜间介质厚度与等效折射率之间自勺．关系。采用离子交换技术制备了多模平面波导,对其等效折射率进行了测试,采用平面波导激励对称结构的等离子体表面波...     

高深宽比金属光栅制备及中红外波段传感特性

利用纳米压印结合溅射和反应离子刻蚀工艺制备了具有高深宽比的金光栅,使用傅里叶变换红外光谱仪测得了反射谱线.测量结果显示,只在p偏振光垂直于光栅矢量方向入射条件下才存在共振反射峰,证明了“伪表面等离子体激元波”的存在.基于严格耦合波分析理论计算了金属光栅的反射率,研究了其作为中红外波段波长调制型表面等离子体共振传感器的可行性.数值计算表明负级次衍射光波对应的共振反射峰的移动能获得较高的波长灵敏度.对于深宽比为10的金光栅结构,+1级次和-3级次衍射光波对应的波长灵敏度分别为1600 nm/RIU和5000 nm/RIU,品质因子分别为20 RIU-1和60RIU-1.     

表面等离子体共振传感器研究的新进展

表面等离子体共振传感器具有灵敏度高、免标记及检测快速等优点,在生命科学、药物开发、公共安全、环境污染检测等领域具有广阔的应用前景。高灵敏度、小型化、集成化、低成本、高可靠性是未来表面等离子共振传感器发展的主要方向。介绍了棱镜耦合复合结构表面等离子体共振传感器在提高灵敏度和分辨率方面的研究新进展,重点论述了光纤表面等离子体共振传感器的研究现状和发展趋势,并对高通量、多组分识别表面等离子体成像技术以及金属微纳结构(颗粒)局域表面等离子共振传感技术的应用前景进行了讨论。     

基于长周期光纤光栅和蝶形锥的光纤横向压力传感器

提出一种基于长周期光纤光栅(LPG)和蝶形锥(BTT)的光纤横向压力传感器。传感器是由LPG 和一 段单模光纤(SMF)熔接而成,其特点是在熔接处会形成一个BTT。实验中,横向压力作 用在LPG上, 干涉谱共振波长强度随横向压力的变化而变化。当横向压力从0.000 增加到1.225N/mm时,传感器的灵敏度 达到－10.476dB/(N/mm),是目前类似传感器灵敏度的2倍左右。本 文传感器具有灵敏度高、成本低和结构简单的优点,具有广阔的应用前景。     

基于石墨烯的布洛赫表面波调控特性研究

布洛赫表面波(Bloch surface wave,BSW) 具有传输损耗低、显著表面局域场增强、环境敏感等特性,因而被视为研究近场光和物质相互作用的关键技术。其主要在截断的一维光子晶体与外界介质的界面激发并沿此界面传播,通过传播界面微纳结构的设计,可在纳米尺度实现对BSW的有效调控。本文从BSW的模式特性出发,提出了石墨烯加载的一维光子晶体BSW传感器件结构。通过改变石墨烯层的结构参数,调节激发模式在光子带隙中的位置,研究激发模式的光场传输特性,实现对BSW激发波长、振幅和相位的调控。进一步利用其对外界介质折射率变化非常敏感的特性,对其传感检测能力进行研究。结果表明,该器件有望实现高灵敏度的生化传感检测应用。该研究为新型BSW集成光子器件的设计与发展提供了新思路。     

表面等离子共振Ag／TiO2复合膜双光束光强归一化传感器

为了克服由于光源光强的波动而导致的表面等离子共振传感器的测量误差,提出一种双光束归一化光强的表面等离子共振检测方法,传感器的结构为金红石材料作成的棱镜作为耦合棱镜,在棱镜的底边采用射频溅射技术制作AS／TiO2复合膜,Ag膜和TiO2膜的厚度分别为50nm和100nm,在复合膜上设置待测气体的样品池。在He—Ne光入射激励下,复合膜的分界面发生表面等离子共振现象。实验结果表明：采用了双光束归一化光强检测方法,使系统的重复性、稳定性得到大大的提高,减少了测量误差。     

表面等离子共振成像非标记微阵列芯片检测

采用表面化学修饰的镀金玻片作为芯片基质,结合微阵列点样分配技术,设计制作了1种非标记寡核苷酸检测芯片和1种非标记蛋白检测芯片,使用自行构建的表面等离子共振成像(SPRI)检测仪器,成功实现了对寡核苷酸靶标和抗体靶标的非标记、高通量检测分析,研究了核酸和蛋白分子的特异性相互作用,并使用微珠有效增强了芯片的检测信号.     

Surface Plasmon Resonance Sensors Based on Polymer Optical Fiber

Surface Plasmon Resonance （SPR） is a powerful technique for directly sensing in biological studies, chemical detection and environmental pollution monitoring. In this paper, we present polymer optical fiber application in SPR sensors, including wavelength interrogation surface enhanced Raman scattering SPR sensor and surface enhanced Raman scattering （SERS） probe.
Long-period fiber gratings are fabricated on single mode polymer optical fiber （POF） with 120 μm period and 50% duty cycle. The polarization characteristic of this kind of birefringent grating is studied. Theoretical analysis shows it will be advantageous in SPR sensing applications.     

基于激光自混合干涉能判别转向的角度测量方法

针对现有激光自混合干涉(SMI)角度测量方法无法判别角度旋转方向的缺陷,提出一种基于SMI和表面等离子体共振(SPR)的、能判别旋转方向的角度测量方法.通过判断出射激光束的平均光强变化,确定被测物体旋转的方向;通过预先标定好的激光SMI输出光强和旋转角度间的对应关系,实现对被测物体旋转角度的测量.搭建了旋转平台微小旋转...     

双峰效应光纤光栅薄膜传感器的优化设计

利用双峰谐振效应,通过在长周期光纤光栅(LPFG)包层表面涂覆一层对周围气氛敏感的薄膜,建立了一种新型薄膜传感器,其双峰谐振波长间隔随薄膜折射率的变化而变化.基于三包层光纤光栅物理模型,根据耦合模理论研究了传感器的灵敏度Sn与薄膜光学参数(折射率n3和厚度h3)和光纤光栅结构参数(光栅周期Λ、折变量σ)之间的关系.采用最优化数值方法,确定了最佳的膜层光学参数和光栅结构参数.计算表明,该类型传感器对膜层折射率的测量分辨率高达10-7.     

基于局域表面等离子共振光纤传感器的心肌肌钙蛋白I的检测

提出一种应用于心肌肌钙蛋白I(cTn I)检测的 局域表面等离子共振(LSPR)光纤传感器。将标准光纤局部腐蚀 掉包层,在其表面形成纳米银膜,用葡萄球菌A蛋白(SPA)作为纳米银膜与cTn I单克隆抗体 的连接介体,实现鼠 抗人cTn I单克隆抗体对光纤传感器的修饰,放入不同浓度的cTn I溶液中,通过测量传感器 光谱曲线的消 光峰位移获得溶液中的cTn I浓度。实验结果表明,溶液中cTn I浓度在20~120 ng/mL范围内,光谱曲线 的消光峰位移的对数与cTn I质量浓度的对数成线性关系,线性相关系数为0.996。利用夹心法,传感器检 测限可达10ng/mL,有较强的抗杂蛋白干扰能力。基于LSPR的光纤 传感器件结构简单、性能稳定、成本低且测量灵敏度高,可应用于cTn I检测。     

基于保偏长周期光纤光栅的光纤环镜传感器

提出了一种基于保偏长周期光纤环形镜结构的光纤 传感器,可实现对湿度和温度两个参数的 同时测量。采用高频CO₂激光器在熊猫形保偏光纤(PMF)上写入长周期光纤光栅(LPFG),然 后与3dB单模 光纤(SMF)耦合器连接组成光纤环形镜,并在保偏长周期光纤光栅(PM-LPFG)表面涂覆一 层湿敏材料聚乙烯醇(PVA)薄膜用于获得空气的相对湿度。PM-LPFG的谐振峰波长强度和波长同时 随湿度 与温度的变化而变化,实现对外界相对湿度与温度的同时测量,相对湿度和温度的灵敏度分 别为0.17nm/%RH和0.21nm/℃。