上海交通大学电子信息与电气工程学院,区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
尝试对两类典型的光纤端集成等离激元探测技术的发展进行回顾与梳理,并结合作者的科研实践对本领域未来工作的重点和潜在价值进行讨论。第一类技术是在光纤的端平面集成等离激元谐振传感结构,尤其是等离激元微腔。这种器件既能够插进微量样品通过dip-and-read方式进行生物分子传感,也能够伸入狭小的空间进行超声内窥探测。未来,如何在秉持方便、快速核心价值的基础上,解决复杂样品中低含量分子检测的难题,是这类器件进入医学诊断和食品检验应用领域的关键;而如何大幅提高表面等离激元谐振传感器对声信号的灵敏度,是实现具有重要应用价值的光纤表面等离激元谐振水听器阵列的关键。第二类技术是在锥形光纤尖端集成等离激元天线探针。结合各种扫描探针显微技术,这种器件提供了对等离激元天线的高精度动态调控能力,及通过等离激元热点与样品的强烈作用进行高分辨扫描成像的能力。未来,通过对天线探针和可测量物理量的创新研究,有望进一步扩展可表征物理和化学现象的范围,显著提升表征性能。
表面光学 等离激元微腔 等离激元天线 光纤集成 生物传感 水听器 扫描探针显微技术 激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202404
张蒙 1,2,3,*吴根柱 1,2,3,4王聪 1,2,3刘彬斌 1,2,3陈达如 1,2,3
1 浙江师范大学 信息光学研究所
2 浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室, 浙江 金华 321004
3 浙江师范大学 与浙江大学光学联合研究实验室, 杭州 310058
4 浙江师范大学 行知学院, 浙江 金华 321004)
为了实现高Q值极小模体积的表面等离子体微腔,提出一种混合表面等离子体微盘腔,介质微盘上放置横截面为矩形的金属纳米环形条,微盘腔中间由低折射率材料隔离.用有限元法对混合微腔的模式特性进行数值模拟,研究了其品质因子、有效模式体积和腔外能量比随器件几何尺寸的变化规律.结果表明,所设计微盘腔具有较低的传播损耗、较强的光场约束能力和较高的腔外能量比,品质因子高达7 000,最小模体积仅为0.315 μm3,可实现高灵敏度折射率传感.
混合表面等离子体微腔 SPP-WG混合模式 品质因子 有效模式体积 高灵敏度传感 Hybrid plasmonic microcavity Hybrid plasmonic mode Quality factor Effective mode volume High sensitive sensor 
