多頻段表面等離子體共振傳感結(jié)構(gòu)的調(diào)控特性研究.pdf

1、表面等離子體共振(Surface plasmon resonance，SPR)傳感器因其具有高靈敏度、檢測(cè)迅速，無(wú)需標(biāo)記等特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療檢測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、食品安全、生化傳感等領(lǐng)域。由于周期性金屬納米結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的局域表面等離子體共振(Local surface plasmon resonances，LSPR)特性以及結(jié)合平面光波導(dǎo)模式的可調(diào)控特性，可以獲得區(qū)別于傳統(tǒng)平面金屬膜結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性能，在表面等離子體共振(SPR)傳感領(lǐng)域

2、成為一個(gè)重要研究方向。針對(duì)當(dāng)前SPR傳感器高集成度，多頻段檢測(cè)需求，設(shè)計(jì)了金屬納米粒子陣列與平面光波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效的產(chǎn)生多個(gè)共振峰，實(shí)現(xiàn)多頻段檢測(cè)。模擬計(jì)算了多個(gè)共振峰的傳感靈敏度和品質(zhì)因數(shù)以及研究分析了復(fù)合結(jié)構(gòu)的調(diào)控機(jī)理。主要內(nèi)容如下:
　　1.利用時(shí)域有限差分法和平面光波導(dǎo)理論，結(jié)合表面等離子體電磁理論，討論了金屬納米粒子陣列與平面光波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多個(gè)共振峰的物理機(jī)理，模擬了波導(dǎo)層中多個(gè)共振峰的電場(chǎng)分布。分別計(jì)算

3、了兩種粒子（菱形和橢圓）的最佳長(zhǎng)短軸之比，對(duì)比分析了兩種金屬納米粒子陣列與平面光波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳感特性，得出橢圓納米粒子陣列與平面光波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)具有更高的靈敏度和品質(zhì)因數(shù)以及更窄的半峰全寬的結(jié)論。
　　2.基于上述研究，進(jìn)一步分析了橢圓納米粒子陣列與平面光波導(dǎo)復(fù)合結(jié)構(gòu)的調(diào)控特性。分別通過(guò)改變平而光波導(dǎo)波導(dǎo)層厚度和橢圓納米粒子陣列周期來(lái)考察此復(fù)合結(jié)構(gòu)的調(diào)控性能。結(jié)果表明，隨著波導(dǎo)層厚度的增加，波導(dǎo)層中將支持更多的光波導(dǎo)模式，在耦合效