基于回音壁模式的微盤諧振腔生物傳感特性研究.pdf

1、隨著近年來光學傳感技術的發(fā)展，無標記光學生物傳感器因其具有無需熒光標記、靈敏度高、結(jié)構(gòu)緊湊、集成成本低等優(yōu)點，逐漸成為光學傳感研究的主流。本文旨在實現(xiàn)高性能的無標記光學生物傳感器，設計了一種基于回音壁模式的微盤形光學生物傳感結(jié)構(gòu)，然后對其生物傳感特性進行了深入研究分析，并設計出一種新型的微流體遞送通道。本論文的工作從以下幾個方面展開：
　　首先，利用FDTD方法設計了一種基于回音壁模式的微盤諧振腔傳感結(jié)構(gòu)。并優(yōu)化實現(xiàn)了較高的傳感性

2、能。在此基礎上，提出了兩種對稱和非對稱的缺陷微盤諧振腔結(jié)構(gòu)，研究了缺陷尺寸和缺陷位置對微盤各階諧振模式的影響。隨后分析了微盤邊緣粗糙損耗對諧振模式的影響，通過FDTD仿真，觀察到了諧振模式的分裂。接著對微盤與直波導的耦合器進行研究，分析了波導耦合理論，研究了波導曲率與耦合系數(shù)的關系。本文還提出了兩種新型內(nèi)嵌微盤結(jié)構(gòu)的諧振腔模型，并以此實現(xiàn)了對工作波長的篩選。
　　其次，從表面分子吸附和體折射率傳感的角度，實現(xiàn)了對回音壁微盤生物傳感

3、特性的分析。詳細剖析了折射率傳感原理，具體研究了折射率傳感的兩種形式：體折射率傳感和表面吸附傳感。通過體折射率傳感的FDTD仿真，確定了最佳傳感波長、計算出了微盤傳感器的靈敏度和探測極限。在表面?zhèn)鞲蟹治鲋校敿氷U述了微盤表面的分子吸附原理，并基于Comsol對表面分子吸附進行了仿真研究，實現(xiàn)了生物傳感中分子吸附與淬滅的反應過程。通過對表面吸附傳感響應的仿真，探測到了分子層級別的折射率擾動，有效驗證了微盤傳感器生物傳感性能。
　　最

4、后，為了消除外部干擾，設計了一種差分雙微盤結(jié)構(gòu)的傳感器。從干擾來源考慮，將兩個參考盤和傳感盤在單直波導上級聯(lián)，以達到消除共模干擾信號的目的?；贔DTD法對差分雙微盤進行傳感仿真，得出了消除干擾的差分修正量。并對微盤傳感器的靈敏度進行了差分修正。接著利用有限元法，仿真了差分雙盤表面的分子吸附作用。并對表面分子吸附的傳感響應進行了差分修正。
　　此外，為了探究流體通道集成的微盤傳感器，設計了一種可供待測液傳遞的X形微通道結(jié)構(gòu)。分析了