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。

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。

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。

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。

表面等离子共振 (SPR) 传感器开环系统的弊端, 对全局搜索粒子群算法 (PSO) 的早熟收敛问题进行改进, 提出了一种动态信息调整且速度可控的改进型合作粒子群算法 (ICPSO)。该方法通过在粒子飞行状态控制的迭代方程中引入子群最优信息, 较好地保持了粒子多样性, 有效地避免寻优飞行中粒子的早熟收敛。进一步将该算法作为 BP 神经网络的训练算法, 建立了更为优化的 ICPSO-BP 神经网络。最后, 利用 ICPSO-BP 神经网络对光纤 SPR 开环系统的内部非线性模型进行辨识补偿, 分别建立单输入、双输入、三输入的 ICPSO-BP 神经网络补偿模型，实验及仿真结果表明新算法在测试线性精度和速度上均具有较好的表现, 从而保证了光纤 SPR 良好的线性测试效果, 为光纤 SPR 传感器进一步应用打下一定基础。

由局域表面等离子共振（LSPR）形成的周期性Ag纳米网络结构在深紫外到近红外波段的高透光透明导体中具有潜在应用，但纳米网络结构透射特性、导电特性及形态的关系仍有待进一步研究。首先，用有限元分析法从理论上分析了Ag纳米颗粒形态对LSPR特性的影响。然后，研究了沉积的Ag覆盖率对周期性纳米网络结构光透射特性的影响。最后，通过建立等效电阻模型，研究分析了Ag纳米网络结构的电阻率和透射率。结果表明，在沉积一定厚度的Ag纳米颗粒时可以获得具有较高透光性以及较小薄膜电阻的Ag纳米网络结构。

设计了一种基于Bi_1.5Sb_0.5Te_1.8Se_1.2材料的能对紫外线实现宽角度吸收的多凹槽型吸收器。采用有限元方法对该吸收器的吸收机制以及吸收特性与入射波波长、入射角度以及结构参数的依赖关系进行了研究。重点讨论了0°入射时的吸收情况与结构参数之间的关系，并采用归一化的磁场强度分布对所得结果进行了解释。结果表明：该吸收器的吸收机制主要是表面等离子共振和光学谐振腔共振；在优化参数下，当入射角度为0°～70°时，该吸收器的吸收率均可达到80%以上。该吸收器在紫外传感、紫外光催化等领域具有潜在的应用价值。

为了实现近红外波段的高灵敏度传感,设计并研究了一种基于表面等离子体共振的光子晶体光纤(Surface Plasmon Resonance Photonic Crystal Fiber,SPR--PCF)折射率传感器。该光纤横截面的空气孔排列方式是圆形晶格,呈现出向日葵形状。光纤包层的外壁淀积了氧化锡铟(Indium Tin Oxide,ITO)纳米薄膜,通过圆形光子晶格的缺陷模与表面等离子体模的耦合感知周围环境折射率的变化。利用有限元数值仿真对这种传感器的光学性质和传感性能进行了详细研究。结果表明,该传感器同时具有较大的折射率感知范围和较高的灵敏度;折射率测量范围可达1.29～1.39,最大波长灵敏度为19659 nm/RIU,折射率测量精度为2.92×10-5 RIU。

基于表面等离子共振的原理, 设计了一种基于复合膜的双通道光纤表面等离子传感器。利用FDTD Solutions仿真软件分析了传感器的电场传输模式, 比较了单层金属Ag膜与Ag-ITO复合膜的性能, 并对比分析了单通道与双通道结构。结果表明：采用Ag-ITO与Au-TiO2复合膜的双通道结构在灵敏度和品质因数等各项性能上要明显优于传统单层金属膜与单通道结构。设计的传感器不仅可以通过两条传感通道共振偏移范围的高区分度来解决共振波长的串扰问题, 而且双通道结构中一条传感通道也可以作为参考通道为传感器提供自补偿能力。