作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津市光纤传感工程中心,天津 300072
现有光纤生化传感器只获取单点生化物质含量,难以得到其空间分布信息,而沿光纤轴向连续分布成百上千只传感器的分布式生化传感方式可实现这一目标。从准分布式光纤生化传感入手,全面综述了分布式光纤生化传感在气体传感、折射率传感以及生物化学传感方面应用的最新进展。最后对分布式光纤生化传感器的发展前景与当前挑战进行了展望。分布式光纤生化传感研究有望引领当前单点分立式光纤生化传感研究向多点连续分布式方向发展,有望成为化学、生物、医学等领域强有力的新工具。
传感器 分布式光纤传感 准分布式光纤传感 气体传感 折射率传感 生化传感 
光学学报
2024, 44(1): 0106015
作者单位
摘要
大连理工大学物理学院,辽宁 大连 116024
基于棱镜耦合的金膜表面塔姆等离激元(Tamm plasmon polarition, TPP)与表面等离极化激元(surface plasmon polariton, SPP)的杂化耦合受到广泛的关注和研究,但这种传统的激发装置由于拥有体积庞大的棱镜等光学元件以及对入射光角度精准控制有严格要求,限制了其集成化发展和实际应用。为了简化TPP和SPP杂化耦合激发方式,本文提出了一种光栅耦合型多层堆叠结构设计。该结构主要包括三部分:顶部纳米厚度的金膜、中间一维布拉格光子晶体以及底部金纳米光栅。在该结构中利用底部纳米光栅的一级透射光同时实现了顶部金膜上下表面SPP和TPP共振激发。两种模式之间的耦合杂化作用极大地减少了模式的共振带宽,从而使TPP-SPP模式的传感品质因数得到了显著的提高。此外,通过改变纳米光栅的周期和组成一维布拉格光子晶体的介质层厚度,SPP和TPP可以在较宽光谱范围内实现耦合杂化。相比于传统棱镜式的TPP和SPP双模式耦合结构,设计的光栅耦合型的多层堆叠结构无需借助棱镜和对入射角精确调控,在正入射光照射下就可实现两种模式的共振耦合,这不仅易于结构的进一步集成和小型化,同时对拓宽表面等离激元传感器的实际应用具有重要的意义。
表面等离激元 杂化模式 金属纳米结构 小型化 生化传感 surface plasmon resonance hybrid mode metal nanostructure miniaturization biochemical sensing 
光电工程
2022, 49(11): 220217
Author Affiliations
Abstract
1 Key Lab of Optical Fiber Sensing & Communications, University of Electronic Science &Technology of China, Chengdu 611731, China
2 Research Center for Optical Fiber Sensing, Zhejiang Laboratory, Hangzhou 310000, China
RAO wuyu@uestc.edu.cn, and yjrao@uestc.edu.cn Abstract: Single atomically thick graphene, with unique structural flexibility, surface sensitivity, and effective light-mater interaction, has shown exceptional advances in optoelectronics. It opens a door for diverse functionalized photonic devices, ranging from passive polarizers to active lasers and parametric oscillators. Among them, graphene-fiber biochemical sensors combine the merits of both graphene and fiber structures, demonstrating impressively high performances, such as single-molecule detectability and fast responsibility. These graphene-fiber biochemical sensors can offer tools in various applications, such as gas tracing, chemical analysis, and medical testing. In this paper, we review the emerging graphene-fiber biochemical sensors comprehensively, including the sensing principles, device fabrications, systematic implementations, and advanced applications. Finally, we summarize the state-of-the-art graphene-fiber biochemical sensors and put forward our outlooks on the development in the future.
Graphene fiber sensors biochemical sensing 
Photonic Sensors
2021, 11(1): 123
作者单位
摘要
南京大学现代工程与应用科学学院, 江苏 南京 210093
局域表面等离激元(LSP)纳米结构可将自由空间传播的光场高效地收集并会聚在其近场区域的纳米“热点”内,实现分子的高效激发,反之也可将热点内分子的光谱信息“广播”到远场。这一过程伴随着光吸收、辐射、散射及光力、共振偏移、光热等效应的极大增强,这些丰富的现象一方面为LSP纳米结构在传感领域带来了一系列应用,包括表面增强红外吸收光谱、表面拉曼光谱、表面荧光光谱、LSP折射率传感器、纳米光镊与LSP基质辅助激光解吸/电离等;但同时其行为的复杂性也给研究者理解该领域的机理与应用带来困难。针对这一状况,本文从理论与应用两方面对各类LSP传感器进行回顾和梳理,一方面利用基于准静态近似下的本征模式理论为各类LSP相关的现象提供一个统一的解析理论框架,同时对各类相关的应用,包括拉曼散射、红外吸收、荧光、折射率传感与激光解吸/离子化等领域的进展与挑战进行简要的回顾,为该领域的研究者提供一个清晰简洁的入门综述。
表面光学 局域表面等离激元 光学天线 生化传感 表面增强拉曼光谱 表面增强红外吸收光谱 等离激元辅助激光解吸/离子化 
激光与光电子学进展
2019, 56(20): 202407
Author Affiliations
Abstract
南京大学固体微结构物理国家重点实验室现代工程与应用科学学院, 南京 210093
Surface plasmon polaritons (SPPs) have extensive application prospects in high-sensitivity biosensing because of their extraordinary optical properties. However, the large size and cost of prism-based plasmonic sensors limit their commercial applications. Fortunately, the emergence of metallic nanostructured sensors has provided an effective approach to realize low-cost and highly integrated plasmonic sensors. In this review, we first assess the current status and advantages of plasmonic nanostructured sensors, then focus on our group's recent research on their miniaturization, integration, and fabrication cost reduction. Our work is of significance for the development of both plasmonic sensing theory and nanostructured sensing technology.
表面等离子激元 纳米阵列结构 光学传感器 光学集成器件 生化传感 surface plasmon nanoarray structure optical sensor optical integrated devices biochemical sensing 
Journal of Semiconductors
2019, 48(1):
郭团 *
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院, 广东 广州 510632
等离子体共振传感技术是当今实用化最强、最有可能实现单分子检测的生物医学检测技术之一。高灵敏度的等离子体共振传感技术与细如发丝的光纤载体相结合,为现代生物传感研究提供了一种可实现在体原位检测的全新方法。系统介绍了基于光纤光栅的等离子体共振生物医学传感机理与关键技术,通过能量汇聚的表面共振场实现了10-6~10-8 RIU的超高精度折射率测量,为生物医学提供了超低检出限(pM~fM量级)、特异性及原位实时检测新方法。此外,此类传感器还可提供绝对式/相对式多参量同时检测手段,能有效消除环境干扰影响,确保传感器的稳定性和可靠性。最后,回顾了近些年等离子体共振光纤光栅生物医学传感领域取得的研究进展(包括蛋白、血糖、微生物、气体等样本原位检测),并进行总结和展望。
传感器 光纤光栅 表面等离子激元 生物医学传感 
光学学报
2018, 38(3): 0328006
作者单位
摘要
曲阜师范大学物理工程学院, 山东省激光偏光与信息技术重点实验室, 山东 曲阜 273165
基于一维光子带隙(PBG)效应导波机制的空心布拉格光纤(HC-BFs)具有灵活 方便的带隙调控能力和优良的 宽带低损耗传输特性,作为一类独特的光子带隙型空心光纤,在光波传输、色散管理与控制、光纤 型器件和传感检测等领域表现出巨大的应用潜力。从光纤波导结构设计与导波模式传输特性、包层 材料构成与光纤制备工艺,以及基于气态或液态被测物质填充中空纤芯的痕量气体检测和生化传感 中的应用等方面对HC-BF研究的发展历程和新进展进行了综合评述。
纤维与波导光学 空心布拉格光纤 光子带隙效应 痕量气体检测 生化传感 fiber and waveguide optics hollow-core Bragg fiber photonic bandgap effect trace-gas detection biochemical sensing 
量子电子学报
2017, 34(2): 129
作者单位
摘要
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室, 吉林 长春130033
近红外无创生化检测中采用不同血流容积光谱相减的方法理论上能够消除人体组织产生的强背景干扰, 但人体光谱相减后得到的血液光谱的光程是未知的, 这给校正模型的建立带来了困难。 通过设计模拟实验并采用正交信号校正的方法对光程信息进行校正, 提高不同光程的光谱建立校正模型的预测精度。 分别建立了光程校正前后的模型, 模型的交叉验证标准偏差从90.17 mg·dL-1下降到31.62 mg·dL-1, 相关系数从0.978 7提高到0.996 8。 实验结果表明, 采用正交信号校正的方法能够有效抑制光程信息的干扰, 提高模型的预测精度, 这为不同血流容积光谱相减法的实际应用提供了基础。
近红外光谱 无创生化检测 光程差异 正交信号校正 Near-infrared spectroscopy Noninvasive biochemical sensing Different pathlength Orthogonal signal correction 
光谱学与光谱分析
2012, 32(5): 1423
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Opto-Electronic Information and Technology, Ministry of Education, Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin, 300071, China
2 Tianjin Key Laboratory of Film Electronic and Communication Device, School of Electronics Information Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin, 300384, China
In this paper, the mode coupling mechanism of tilted fiber Bragg gratings (TFBGs) is briefly introduced at first. And a general review on the fabrication, theoretical and experimental research development of TFBGs is presented from a worldwide perspective, followed by an introduction of our current research work on TFBGs at the Institute of Modern Optics, Nankai University (IMONK), including TFBG sensors for single-parameter measurements, temperature cross sensitivity of TFBG sensors, and TFBG-based interrogation technique. Finally, we would make a summary of the related key techniques and a remark on prospects of the research and applications of TFBGs.
Fiber sensor tilted fiber Bragg grating (TFBG) mode coupling temperature cross sensitivity biochemical sensing interrogation 
Photonic Sensors
2011, 1(1): 6

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