一种基于Fano共振的全介质超表面折射率传感器

提出了一种以“双C”形硅纳米天线为基本单元的全介质超表面折射率传感器。介绍了法诺(Fano)共振的原理,通过建立法诺共振解析模型,解释了该传感器反射率谱曲线不对称线型形成的物理机制。用电磁仿真软件对介质超表面进行了数值仿真,仿真结果显示该超表面用作折射率传感器时具有较高的灵敏度、Q因子与FOM值,分别达到228nm/RIU、1162与243。     

基于Fano共振的石墨烯超材料传感特性研究

提出了一种基于Fano共振的太赫兹生物传感器,该传感器由石墨烯微盘三聚体结构组成.使用有限元方法分析了该结构的传输特性.仿真结果表明:石墨烯三聚体结构可以激发Fano共振,该传感器在太赫兹波段的灵敏度可以达到2 THz/RIU,品质因数可达到8;利用石墨烯化学势可以调节谐振峰值,因此在太赫兹波段可实现对谐振峰值的主动调...     

类H型腔耦合MIM波导的Fano共振及传感特性

提出了一种由对称的类H型谐振腔和独立枝节组成的表面等离子体金属-绝缘体-金属（MIM）波导结构。利用有限元分析法研究了该结构的Fano共振及其光学传感特性。结果表明,该结构可实现Fano共振,最大折射率灵敏度和品质因数分别为1078.33 nm/RIU和1259.2。同时,研究了结构几何参数对Fano共振的影响,并进一步实现了Fano共振线型和波长的独立调节。所提出的等离子体MIM波导结构在集成光子器件和纳米光学传感领域具有潜在的应用前景。     

基于Fano共振的全介质超表面双参数传感器

与金属超表面相比,全介质超表面具有较低的欧姆损耗和较尖锐的共振峰。提出了一种基于“θ”形全介质硅超表面的双参数传感器。通过增加空孔破坏周期单元结构的对称性,从而产生两个Fano共振峰,其中第一个Fano共振峰为连续域中的准束缚态(QBIC),两个峰的光谱对比度分别为71.4%和99.4%。利用商用多物理场仿真软件COMSOL对该超表面周期结构进行模拟仿真,结果表明,传感器在两个Fano共振峰处的折射率传感灵敏度分别为278.9 nm·RIU^-1和230.0 nm·RIU^-1,优值(FOM)最大为9387,品质因子(Q)最大为9735。本传感器能够同时实现折射率和温度的双参数测量,仿真结果显示两个共振峰的温度传感灵敏度分别为18.86 pm·℃^-1和42.71 pm·℃^-1。     

基于表面等离激元波导相位反转的可调Fano共振研究

表面等离激元是金属界面的自由电子俘获入射光波,在界面形成的一种混合激发态。表面等离激元能够突破光的衍射极限,将能量局域在金属-介质界面,基于表面等离激元原理的波导器件可以真正实现亚波长尺寸,被认为是最理想的纳米集成光路的信息载体。而Fano共振的产生,源于原子系统中一个分立的激发态能级与一个连续的激发态能级相互重叠,两个激发态之间出现了量子干涉。文章提出了基于亚波长非线性表面等离激元波导侧双齿双腔MIM(金属—介质—金属)结构。波导及齿状结构提供了一个连续态模式,而双侧腔提供了分离态模式,这两种模式发生干涉,产生了Fano共振现象。通过调节光强的大小对非线性腔进行调节,该系统实现了Fano线性发生了反转及相位反转的全关调制。     

基于Fano共振超表面的多功能传感器设计

基于Fano共振超表面所具有的高品质因数Q以及电场局域特性设计了一种全介质超表面结构,探究了超表面结构参数与品质因数Q、调制深度之间的关系。通过改变结构实现了单重Fano共振至双重Fano共振的有效调控。对比同等参数下矩形柱与椭圆柱超表面结构的灵敏度,选择矩形柱结构并确定其最优参数。矩形柱超表面结构的品质因数Q最大可达3408,双重Fano共振峰的调制深度接近99%。通过仿真计算可知该结构对甲烷体积分数的测量灵敏度可以达到1.57 nm/%(对应dip1)和1.66 nm/%(对应dip2),对背景折射率的测量灵敏度为419.45 nm/RIU和395.7 nm/RIU, FOM(figure of merit)值分别为524.3 RIU^-1和542.8 RIU^-1。此外,入射光偏振角度对此传感结构的Fano共振透射光谱强度具有一定影响,这一特性为光学非对称传输、偏振角检测以及超表面多功能复用等提供了新思路。     

基于氧化锡铟纳米薄膜的圆形晶格光子晶体光纤折射率传感器

为了实现近红外波段的高灵敏度传感,设计并研究了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤(Surface Plasmon Resonance Photonic Crystal Fiber,SPR-PCF)折射率传感器.该光纤横截面的空气孔排列方式是圆形晶格,呈现出向 日葵形状.光纤包层的外壁淀积了氧化锡铟(Indium T...     

基于F-P谐振与SPP共振的石墨烯双模吸波体设计

为了实现石墨烯的双模吸收,将石墨烯条带嵌入到缺陷光子晶体,采用严格耦合波法进行了仿真研究,并进行了关键参量的影响分析.发现由于Fabry-Pérot谐振和表面等离子激元共振的共同作用,系统在5.1537THz和5.1970THz处获得了两个完美吸收模式,此时结构阻抗等于自由空间阻抗.结果表明,电调谐石墨烯化学势不仅能够...     

圆盘阵列结构表面等离激元传感器的研究

针对金纳米圆盘,提出一种新的阵列结构,并采用时域有限元方法研究了该结构的反射谱、电场分布及折射率传感特性.该结构的反射谱存在两个谷值,研究了其结构参数和周围环境介质对反射谱的影响及其折射率和吸附物厚度的变化响应特性,折射率灵敏度达到575 nm/RIU,品质因素(FOM)为191,表明该结构在环境折射率生物传感器方面具...     

基于全介质超表面的微流体折射率传感器

基于全介质超材料的电磁属性,提出了一种基于硅缺口盘单谐振器的超表面微流传感装置;利用时域有限差分(FDTD)法进行仿真模拟,仿真结果表明,该结构可以产生三重Fano共振,包括可被入射光直接激发的明偶极共振以及非对称性结构下明暗模式干扰产生的一个高阶模式杂化共振和一个磁共振。另外,分析了结构参数(缺口长度和宽度、结构的周期、硅盘半径和厚度)对Fano共振的影响以及微流装置中分析物厚度对传感特性的影响,得到参数优化后的结构的灵敏度最大可达到400.36nm/RIU,品质因数Q最大可达到1252.3,并证明了溶液厚度在一定范围内增大可以提升传感检测的性能。     

基于光栅波导共振耦合的传感器特性研究

该文设计了一种基于光栅波导共振角耦合的生物传感器,通过光栅波导模式谱变化检测传感器表面有效折射率变化的方式,实现了传感器表面附着物的精确检测。并在平板介质光波导理论基础上,推导了三、四层结构理论模型,实验得到了入射角与检测溶液折射率及入射角与分子膜层厚度间的变化关系。结果表明,光栅波导共振角耦合生物传感器入射角与待测溶液折射率存在良好的线性关系,并具有较高灵敏度,精度可达0.01(°)/nm。通过该方法制作出无标记的生物传感器,能广泛应用于生物分子检测,尤其适合蛋白质分子生物检测。     

基于MSM结构的表面等离子体共振光纤折射率传感器

基于表面等离子体共振(SPR)效应,设计了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构的光纤折射率传感器。采用光纤熔接的方式构成MSM结构,并且在单模光纤的表面涂覆二氧化钛/银(TiO2/Ag)复合膜构成传感单元。利用FDTD Solutions仿真分析了单模光纤长度与金属膜厚度对传感器性能的影响。结果表明:单模光纤长度越长,共振深度越深;TiO2/Ag复合膜中Ag膜厚度为50nm,TiO2膜厚度为20nm时,传感器性能最优,在1.33~1.41环境折射率范围内,传感器的灵敏度约为6 875nm/RIU。实验结果表明该光纤折射率传感器结构制作工艺简单、灵敏度高。     

等臂L形银纳米天线的表面等离子特性研究

利用FDTD方法分析了由银纳米线形成的等臂L形光学共振天线的共振模式。研究了其场增强特性及共振散射谱的变化。L形纳米天线的近场增强特性强烈依赖于入射偏振,入射光偏振方向沿垂直于镜面对称轴方向时有最大一阶共振近场增强;入射光偏振方向沿镜面对称轴方向时有最大的二阶共振近场增强。     

表面等离子体共振(SPR)薄膜传感器的研究

利用自制的棱镜型表面等离子共振（SPR）传感器,在固定入射光波长632＋8nm激光入射下,被测样品为空气,研究了金属薄膜分别为Al膜、Ag膜及Au膜时的反射光功率与入射角之间的关系,讨论了Al薄膜厚度对表面等离子共振灵敏度的影响。     

基于光盘光栅的表面等离子体共振传感器

采用CD光盘光栅作为表面等离子体共振(SPR)传感器的耦合元件,通过检测共振角的变化对液体浓度进行传感测量。结果表明CD光栅耦合型SPR传感器对葡萄糖溶液的灵敏度可达3%(质量分数),理论分辨率为1%(质量分数)。通过模拟不同光栅周期、光栅槽形和待测介质折射率对共振曲线的影响,发现缩短光栅周期、使用正弦槽形的光栅作为耦合基底,都可以进一步提高这种传感器的灵敏度。