基于表面等离子共振光子晶纤的双通道高灵敏度折射率传感器

科学领域:

• 光子学 是一个光子学.
• 光学传感传感器是什么?
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 表面等离子共振 (SPR) 传感器为检测折射率 (RI) 变化提供高灵敏度.
• 光子晶体纤维 (PCFs) 为集成传感应用提供独特的光限制特性.
• 同时检测具有不同RI的多种分析物仍然是现有的基于SPR的传感器面临的挑战.

研究的目的:

• 设计和优化D型SPR-PCF RI传感器,具有两个不同的传感通道.
• 为了实现高精度,同时检测具有不同RI的两个分析物.
• 在近红外 (NIR) 到中红外 (MIR) 波长范围内探索传感器的性能.

主要方法:

• 采用D形的PCF,作为双感应通道,有一个大圆形的空气孔.
• 涂上金膜涂层来诱导表面等离子共振 (SPR).
• 使用全向量有限元素方法 (FEM) 进行结构优化和性能分析.

主要成果:

• 频道1 (Ch1) 在1.36-1.39 (1500-2600 nm) 检测到RI; 频道2 (Ch2) 在1.46-1.57 (2100-3000 nm) 检测到RI.
• 获得的最大波长灵敏度为30,000nm/RIU (Ch 1) 和9900nm/RIU (Ch 2).
• 获得的RI分辨率为3.54 × 10−6 RIU (第1章) 和10.88 × 10−6 RIU (第2章).

结论:

• 开发的双通道SPR-PCF传感器能够独立或同时检测具有不同的RI的分析物.
• 该传感器在NIR-MIR频段显示了超宽RI检测范围和超高波长灵敏度.
• 该传感器在化学检测,生物医学传感和环境监测等领域具有很大的应用潜力.