Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Electronic Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing 163318, China
2 Department of Physics, Department of Materials Science & Engineering, and Department of Biomedical Engineering, City University of Hong Kong, Hong Kong, China
Optical fibers have been widely applied to telecommunication, imaging, lasers, and sensing. Among the different types of fibers, photonic crystal fibers (PCFs), also called microstructured optical fibers, characterized by air holes arranged along the length of fibers have experienced tremendous advance due to their unique advantages. They are regarded as a desirable platform to excite surface plasmon resonance (SPR) because of easy realization of phase matching conditions between the fundamental core mode and the plasmonic mode, which plays a critical role in miniaturization and integration of SPR sensors. In this mini-review, the current status of PCF sensors based on SPR is summarized. The theory of SPR is discussed, and simulation methods for PCF-SPR sensors are described. The important parameters including the refractive index detection range, resonance wavelength, and spectral sensitivity responsible for the sensing properties of PCF-SPR sensors are reviewed. The fabrication and the comparison of performances are also illustrated, and, finally, the challenges and future perspectives are outlined.
photonic crystal fibers surface plasmon resonance refractive index sensors Chinese Optics Letters
2021, 19(10): 102202
东北石油大学 电子科学学院,黑龙江 大庆 163318
利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究金属/石墨烯复合纳米阵列的消光特性,考察金属基底和石墨烯纳米阵列尺寸对局域表面等离子体共振峰位和强度的影响,以及研究不同基底厚度比条件下纳米复合阵列的电场分布、规律和物理本质。仿真结果表明,当保持金属基底厚度不变时,Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列的局域表面等离子体共振峰随石墨烯原子层数的增大而增大,共振波长发生微小红移; 当保持八根石墨烯层柱和银基底厚度不变时,随金银厚度比的增大,消光光谱发生蓝移; Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列银层表面的电场强度为最强,石墨烯纳米棒阵列的电场强度较强。
消光特性 表面等离子体共振 电场强度 extinction characteristics surface plasmon resonance electric field intensity
东北石油大学电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
对金属/化合物/石墨烯复合纳米阵列的消光特性及电场分布进行了仿真研究。研究结果表明，随着石墨烯原子层数的增加，偶极子共振峰强度逐渐增大；改变二层板的结构和石墨烯的厚度，偶极子共振峰峰位由660 nm蓝移到510 nm；外界介质折射率对LSPR的共振峰有着显著的影响；当折射率固定时，石墨烯柱与金属Ag板的底角及石墨烯柱与SiO2板的顶角处的电场增强现象较为强烈。
表面光学 消光特性 表面等离子体共振 电场分布 激光与光电子学进展
2018, 55(8): 082401
1 东北石油大学 现代教育技术中心,大庆 163318
2 东北石油大学 电子科学学院,大庆 163318
采用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法考察核壳比和外界介质折射率对ITO/Au、CdS/Au、Nb-Sn/Au纳米核壳粒子表面等离子体共振消光特性的影响,并利用杂化理论对其物理本质解释。仿真结果表明,ITO/Au和CdS/Au纳米核壳的ω－模式对应的共振峰峰位随核壳比的增加逐渐红移,而Nb-Sn/Au纳米核壳对应的共振峰峰位随核壳比的增加逐渐蓝移；ω+模式对应的四极共振峰峰位随核壳比的增大缓慢蓝移；集中在金壳两极点的振荡电荷对核壳球模式和腔模式的耦合作用以及电场分布有显著影响；相同尺寸纳米核壳的消光能力由强到弱依次是ITO/Au、Nb-Sn/Au、CdS/Au。
消光特性 金纳米核壳 离散偶极近似 模式耦合 extinction properties gold core/shell nanoparticles DDA mode coupling
东北石油大学电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
采用离散偶极近似(DDA)法计算直线、平面和立方体排列的银纳米球阵列的消光谱及其电场分布情况。研究表明，银纳米球阵列的表面等离子体共振峰随银纳米球直径的增大而红移，随纳米球个数的增多而蓝移；不同结构银纳米球阵列间的耦合作用对其表面等离子体共振模式有显著影响，相同直径的银纳米球阵列耦合作用由强到弱的排列方式分别为平面排列、立方体排列、直线排列；银纳米球阵列的光谱特性与入射光偏振态的变化密切相关。
光谱学 银纳米球阵列 消光谱 离散偶极近似 耦合作用 电场分布 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 081601
1 东北石油大学 电子科学学院,大庆 163318
2 新加坡科技研究局 微电子研究所,新加坡 117685
利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究ITO/Ag、CdS/Ag、和ZnS/Ag纳米核壳结构的消光特性。研究结果表明,银纳米核壳的表面等离子体共振吸收峰位置随周围介质折射率和颗粒核壳比的增大逐渐红移;且当核壳比相同时,较大球径纳米核壳的消光峰位置处在长波长处。研究亦发现,银壳与化合物之间存在显著的电子迁移现象,相同球径的银表面电子密度降低程度由高到低为CdS/Ag、ZnS/Ag、ITO/Ag。
光学性质 银纳米核壳 离散偶极近似 消光光谱 电子迁移 optical properties silver core/shell nanoparticles DDA extinction spectrum electron transfer
东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
为提高光纤传感器的灵敏度和检测精度,达到精确测量的目的。基于表面等离子体共振(SPR)理论及TFCalc软件,仿真研究光纤表面等离子体共振传感器的反射光谱特性,考查待测介质折射率在一定范围内变化对反射光谱特性的影响。研究结果表明,当入射角一定时,表面等离子体共振的最佳膜厚随待测介质折射率的减小而减小;当膜厚和入射角度不变时,表面等离子体共振波长随待测介质折射率的减小向短波长方向移动。共振吸收峰随待测介质折射率的减小移动的距离越小,且逐渐变窄,传感器的灵敏度逐渐提高。
表面等离子体共振 光纤 反射率曲线 surface plasmon resonance optical fiber reflectivity curve
