基于表面等离子体共振的光子晶体光纤生物传感  被引量:5

Photonic Crystal Fiber Biosensors Based on Surface Plasmon Resonance

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作  者:范雨艳 施伟华 Fan Yuyan;Shi Weihua(College of Electronics and Optical Engineering&College of Microelectronics,Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing,Jiangsu 210023,China)

机构地区:[1]南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院,江苏南京210023

出  处:《激光与光电子学进展》2021年第21期47-52,共6页Laser & Optoelectronics Progress

基  金:国家自然科学基金(61571237,61275067);江苏省研究生科研与实践创新计划(SJCX19_0280)。

摘  要:为解决电化学生物传感的电磁干扰,提高光学生物传感的灵敏度,提出了一种基于表面等离子体共振(SPR)的光子晶体光纤(PCF)传感结构并将其应用于脱氧核糖核酸的检测中。为了易于检测,将Au膜镀在PCF的外表面直接接触待测溶液。利用全矢量有限元法结合各向异性的完美匹配层对该结构进行数值研究。结果表明,在1.333~1.347折射率范围内,该结构具有明显的SPR效应,在1300~1400 nm波长范围内形成了不同位置的共振损耗峰。当Au膜厚度为60 nm、占空比为0.6、孔直径为1.2μm时,该结构的灵敏度可达到7250 nm/RIU(RIU为折射率单元),检测限可达到10-6量级,品质因数为145 RIU-1。该结构在生物传感、液态物质检测等领域具有潜在的应用前景。To solve the electromagnetic interference of electrochemical biosensing and improve the sensitivity of optical biosensing,this paper proposes photonic crystal fiber(PCF)sensing structure based on surface plasmon resonance(SRR)and applies to the detection of deoxyribonucleic acid.A thin Au film is coated on the outer layer of the PCF to make direct contact with the solution to be tested.The full vector finite element method combined with an anisotropic perfect matching layer is used to numerically study the structure.The results show that obvious SPR effect is gotten in the refractive index range of 1.333-1.347,and the resonance loss peaks are shifted in the wavelength range of 1300-1400 nm.When the Au film thickness is 60 nm,the duty ratio is 0.6 and the diameter of the air hole is 1.2μm,the sensitivity of the structure can reach 7250 nm/RIU(RIU is a refractive index unit),the detection limit can reach the order of 10^(−6),and the quality factor can be 145 RIU^(−1).

关 键 词:光纤光学 折射率传感 生物传感 表面等离子体共振 

分 类 号:O439[机械工程—光学工程]

 

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