1 江苏航运职业技术学院交通工程学院，江苏 南通 226010
2 南京交通职业技术学院轨道交通学院，江苏 南京 211188
3 南通大学理学院，江苏 南通 226019
采用具有毫米尺度的振荡型金属光波导结构对酞菁铜的拉曼散射进行增强。不同于传统的表面增强拉曼光谱（SERS）技术，通过设计复杂的贵金属纳米结构来创造热点的策略，本文通过增加金属光波导上、下表面金属包覆层之间的距离，即增加导波层的厚度能够耦合大量的光波能量进入导波层中，从而增强光与物质间的相互作用。尽管增加导波层的厚度存在单个模式场强下降的风险，但优势也很明显。首先，高模式密度有利于入射光能量与导波层的耦合；其次，激发光可以近垂直入射到波导表面，简化光学设置；最后，厚波导结构的偏振无关特性对拉曼增强具有贡献。
光学器件 平板光波导 拉曼光谱 光谱调制 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1123002
表面增强拉曼散射(SERS)以其无损、 超灵敏、 快速检测分析等优点而备受关注, 在化学和生物传感等应用领域有着极大的潜力。 研制灵敏度高、 重复性强、 稳定性好的SERS基底, 对于实现其在痕量分析、 生物诊断中的实际应用具有重要意义。 具有微/纳米结构的聚合物具有优异的机械性能、 光学性能、 耐化学性等优点。 通过模板压印法, 利用多孔阳极氧化铝(AAO)在聚合物聚碳酸酯（PC）表面制备一种高度有序的纳米PC尖锥阵列结构, 然后通过蒸发镀膜在PC尖锥阵列上沉积一层银膜, 制备了大面积Ag纳米颗粒修饰的高度有序聚合物纳米尖锥阵列。 高曲率纳米针状结构顶端的银颗粒及颗粒之间狭小的纳米间隙能产生大量的SERS“热点”。 这种方法得到了均匀, 可重复, 大面积高增强的SERS活性基底, 并进一步研究了不同沉积厚度银膜的SERS特性。 用扫描电子显微镜（SEM）对其进行了表征, 以结晶紫作为探针分子对这种结构进行研究。 结果表明: 拉曼信号强度随银厚度的增加显示为先增强后减弱的趋势。 基底对结晶紫的拉曼增强因子达到5.4×106, 基底主要拉曼峰强度的RSD为10%, 说明该基底具有很好的检测灵敏性和重复性。 此外, 基底在存放40 d后, 在相同条件下仍然保持着高SERS性能, 表现出很好的稳定性。 整个制备过程简单易行, 重复性好, 制作成本非常低廉, 而且能够规模化制备, 可方便地作为活性基底应用于SERS研究, 必将具有广阔的研究和应用前景。
表面增强拉曼散射 纳米压印 聚合物尖锥阵列 稳定性 结晶紫 Surface-enhanced Raman scattering (SERS) Nano-imprint lithography Polymer nano-needle arrays Stability Crystal violet
Author Affiliations
Abstract
1 Physics Department, Nantong University, Nantong 226007, China
2 The State Key Laboratory on Fiber Optic Local Area Communication Networks and Advanced Optical Communication Systems, Department of Physics and Astronomy, Shanghai JiaoTong University, Shanghai 200240, China
3 College of Internet of Things Engineering, Hohai University, Changzhou 213022, China
We report experimental realization of Raman spectra enhancement of copper phthalocyanine, using an on-chip metallic planar waveguide of the sub-millimeter scale. The oscillating ultrahigh order modes excited by the direct coupling method yield high optical intensity at resonance, which is different from the conventional strategy to create localized “hot spots.” The observed excitation efficiency of the Raman signal is significantly enhanced, owing to the high Q factor of the resonant cavity. Furthermore, effective modulation of the Raman intensity is available by adjusting the polymethyl methacrylate (PMMA) thickness in the guiding layer, i.e., by tuning the light–matter interaction length. A large modulation depth is verified through the fact that 10 times variation in the enhancement factor is observed in the experiment as the PMMA thickness varies from 7 to 23 μm.
230.7370 Waveguides 310.2785 Guided wave applications Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 012301
1 南通大学 理学院，江苏 南通 226019
2 江西师范大学 物理与通信电子学院，江西 南昌 330022
3 上海交通大学 物理系，上海 200240
针对一般光反应器的不足，双面金属包覆波导能够把光耦合进入导波层中激发出超高阶导膜，波导中入射波与反射波相互叠加形成驻波，继而在导波层中出现一系列的光能量增强点(被认为是光陷阱点)。基于这种光学特性，设计了一种新颖的液芯双面金属包覆波导光反应器。采用含有二价铁离子和三价铁离子的混合盐溶液充当导波层，激光耦合进入导波层中两小时后，在该种特定光场分布的作用下，制备出了合成产物。通过对产物的分析，确定合成产物为磁铁矿γ-Fe2O3。
超高阶导膜 驻波 液芯波导光反应器 磁铁矿 ultrahigh order mode standing wave liquid-core waveguide optical reactor magnetite
传统的光纤分布式温度传感器存在精度不高和设备昂贵的缺点。设计了新型的基于受激布里渊散射(SBS)的分布式温度传感器，通过将乙醇填充到光子晶体光纤中，利用乙醇的折射率随温度变化的特性，光子晶体光纤的有效面积也随之变化，使得光纤输出功率随着温度的变化而变化；数值求解基于光纤的SBS耦合方程组，获得输出功率和温度的变化关系，从而验证了新的传感机制的可行性。基于新设计，要达到1 ℃的分辨率，功率测量设备的动态测量范围只需要达到40 dB，远小于传统测量系统中频率测量设备的80 dB。同时还对该系统中可能存在的一些影响因素进行了分析。
光纤光学 光子晶体光纤 分布式温度传感器 受激布里渊散射 激光与光电子学进展
2012, 49(12): 120602
采用柠檬酸三钠化学还原法制备球形Ag纳米粒子溶胶，并用高压球形氙灯对球形Ag纳米粒子溶胶进行光诱导实验.利用透射电子显微镜、紫外-可见吸收光谱研究了不同光照时间下的银胶纳米粒子的光谱特性和表面形貌，并以结晶紫为探针分子测量了银胶纳米粒子的表面增强喇曼散射光谱.实验结果表明：随着光照时间的增多，Ag纳米粒子溶胶颜色变化显著；紫外-可见吸收光谱吸收峰从单一峰渐渐显示出多个峰；透射电子显微镜图显示Ag纳米粒子由球形逐渐转变成片状三角形银纳米粒子、截角的片状三角形银纳米粒子；表面增强喇曼散射的增强效应随着光照时间的变化先逐渐增大，然后逐渐减小.
光诱导转化 紫外-可见吸收光谱 表面增强喇曼散射 Photoinduced conversion UV-Vis SERS
