北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京100192
为了深入研究表面修饰余弦凹槽的亚波长结构对太赫兹波透射特性的调控规律,提出一种表面修饰余弦凹槽的太赫兹亚波长金属Cu狭缝结构,基于时域有限差分法,对亚波长金属Cu狭缝结构的太赫兹波透射光谱特性进行模拟。仿真结果表明,通过改变金属Cu狭缝结构上下表面余弦凹槽的结构排布、数量、周期、深度及狭缝深度、宽度等参量,实现了对太赫兹波透射强度的调控。
太赫兹 表面等离子 余弦凹槽 亚波长结构 terahertz, surface plasmonics, cosine groove, sub-
1 中国计量大学光学与电子科技学院,浙江 杭州 310018
2 肯特大学工程学院,英国 肯特郡 CT2 7NZ
表面等离子共振(SPR)现象因其对表面折射率变化的敏感而受到广泛关注,相应的SPR传感器以其独特的无标记、高灵敏度和快速检测的优势,在生物标志物检测、食品过敏原筛查和环境监测等领域具有广阔的应用潜力。本文介绍了SPR生物传感器的3种主要结构类型:棱镜耦合结构、光栅耦合结构、光纤耦合结构;着重研究了3种结构的检测原理、典型结构等传感特性及其进展;重点论述了SPR生物传感技术中生物功能化的研究现状和技术难题以及不同材料表面特性的SPR传感器;分析了目前SPR生物传感实际应用遇到的问题以及探讨了未来的研究方向;最后,结合实际情况,从结构和材料等方面展望了新型生物传感器的发展趋势。
生物传感 表面等离子共振 生物敏感材料 生物功能化 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106004
1 重庆理工大学光纤传感与光电检测重庆市重点实验室,智能光纤感知技术重庆市高校工程研究中心,重庆 400054
2 重庆理工大学化学化工学院,重庆 400054
为了提高光纤苯酚含量传感器的灵敏度和选择性,构建了一种新型苯酚含量表面等离子共振(SPR)光纤生物传感器。传感器主要由辣根过氧化物酶(HRP)修饰 SPR光纤和苯酚选择透过性膜构成。首先在光纤表面聚合聚多巴胺(PDA),用于吸附纳米金成膜并激发SPR效应,随后在金膜表面再次聚合聚多巴胺用于固定HRP,获得HRP修饰SPR光纤。β-环糊精掺杂PEBA2533苯酚选择性聚合物膜固定在HRP修饰光纤表面。水体中苯酚分子自由通过聚合物膜后,吸附在HRP表面,在过氧化氢(H2O2)协助下被氧化生成难溶聚合物,增大HRP膜的折射率,促进传感器共振波长发生漂移,提高其灵敏度。研究表明,传感器对苯酚含量的测量具有高选择性和高灵敏度;在传感器采样时间为300 s时,灵敏度和检测下限分别达到224.84 pm·mmol-1·L和159 nmol/L。
传感器 苯酚含量 辣根过氧化物酶 表面等离子共振效应 聚合物膜 光纤传感器 选择性 光学学报
2023, 43(12): 1228003
安徽省污染物敏感材料与环境修复重点实验室, 淮北师范大学, 安徽 淮北 235000
通过简单水热法合成了SnNb2O6, 并用沉淀法构建了Ag 表面等离子共振增强的梯型SnNb2O6/Ag3PO4异质结, 通过X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光漫反射光谱仪和光致发光光谱仪对样品进行了表征。通过降解次甲基蓝来研究SnNb2O6、Ag3PO4和SnNb2O6/Ag3PO4复合材料的光催化活性。结果表明: SnNb2O6/Ag3PO4比SnNb2O6和Ag3PO4表现出更高的降解能力, SnNb2O6/Ag3PO4的准一级速率常数(Kapp)为0.313 min-1, 分别是SnNb2O6和Ag3PO4的13.1倍和4.8倍。这是由于Ag表面等离子共振增强的梯型SnNb2O6/Ag3PO4异质结方案可以加速电子空穴对的分离, 从而提高整个系统的氧化还原反应能力。
梯型异质结 表面等离子共振 光催化降解 载流子分离 step -scheme surface plasmon resonance photocatalytic degradation carrier separation
1 山西大学物理电子工程学院,山西 太原 030006
2 山西大学激光光谱研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
3 山西大学极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
设计了一种基于VO2、NaF和TiO2材料的红外线超宽带可调吸收器,并采用有限元方法对其吸收特性进行了分析。结果表明:当入射波垂直入射时,吸收率对偏振角不敏感。在21~25 μm及35~43 μm波长范围内,吸收率可以达到99.8%。在12~51 μm范围内,吸收率可以达到90%。在0~55°入射角范围内,横磁(TM)波在12~52 μm波长范围内,横电(TE)波在20~45 μm波长范围内,吸收率均可达到80%以上。获得宽带吸收的主要原因是表面等离子体共振效应。通过改变VO2的电导率,可以调节吸收器的吸收率,实现吸收率的可调性。所设计的红外线超宽带吸收器具有优良的吸收性能,在传感、探测及能量收集和转化等方面具有潜在的应用价值。
表面光学 红外线吸收器 宽带 VO2 NaF TiO2 表面等离子共振
兰州大学信息科学与工程学院光电子与电磁信息研究所,甘肃 兰州 730000
基于表面等离子激元构造了一种边界耦合模式的金属-绝缘体-金属结构滤波器,该滤波器由两个斜对称矩形环谐振腔及波导管所组成,采用有限元法对该滤波器进行仿真计算和分析,得到它的磁场分布图和透射谱线图。结果表明,该滤波器在通带部分的透射率最高可达0.969,阻带部分的透射率最低接近为0,同时还具有通带与阻带较宽、透射谱线平滑的特点。调节结构参数可使得透射谱线图发生红移或蓝移的现象,设置特定的结构参数可以实现在保持第一通信窗口通过的状态下,对第二、三通信窗口的通断进行选择性控制的功能,因此,该滤波器可作为一种带通/带阻滤波器,在高密度集成电路和光纤通信中有着非常重要的应用。另外通过结构的改进并加入电光材料DAST实现了一种电光开关的功能。
集成光学 表面等离子激元 金属-绝缘体-金属结构滤波器 斜对称双矩形环 透射谱线图 带通/带阻滤波器 电光开关 有限元法 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1913001