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高灵敏度集成光偏振干涉仪特性及生化传感应用研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2012
  • 页码:114212(1-8)-
  • 分类:TN311.5[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]中国科学院电子学研究所、传感技术联合国家重点实验室,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:60978042,61078039);国家重点基础研究发展计划(批准号:2009CB320300);中国科学院百人计划基金资助的课题
  • 相关项目:集成光波导傅里叶变换微光谱仪研究
中文摘要:

利用射频溅射技术在平面单模玻璃波导表面局部淀积一层Ta2O5梯度薄膜,形成复合光波导芯片,结合棱镜耦合法制备了一种集成光偏振干涉传感器.基于四层平板波导模型理论分析了复合光波导表面折射率灵敏度SRI与Ta2O5梯度薄膜等效厚度Teq的关系,结合实验测定的SRI得出了本工作中所使用Ta2O5梯度薄膜的Teq≈33.021 nm,进一步得出芯片吸附层厚度灵敏度Sad≈(2.412×2π)nm-1.利用该复合波导偏振干涉仪结合Lorentz-Lorenz有效介质理论测得了市售食用白醋中醋酸的浓度,并以市售牛栏山二锅头洒为例进行了白酒掺水和掺甲醇的测试,结果表明,白酒掺水或甲醇前后的折射率改变量与掺杂量成准线性变化关系;原位实时监测了丁酰胆碱酯酶的动态吸附过程及细胞色素c/聚苯乙烯磺酸钠的分子自组装过程,并利用测得的位相差变化结合芯片吸附层厚度灵敏度Sad获得了蛋白质表面覆盖度.

英文摘要:

A tapered thin film of Ta2O5 is sputtered on a single-mode slab glass waveguide to form a composite optical waveguide(COWG) for serving as a prism-coupled integrated optical polarimetric interferometer.The relationship between the refractive-index sensitivity (Sri) of the interferometer and the equivalent thickness(Toq) for the tapered layer of Ta2O5 is theoretically analyzed based on a fourlayer homogeneous waveguide model.A comparison of the measured Sri with the simulated data leads to Teq≈33.021 nm for the COWG used.The sensitivity of the interferometer to thickness of the protein adlayer is determined to be Sad≈(2.412×2n)/nm. The acetic-acid concentration of a commercial Chinese vinegar is investigated,for the first time,by use of the interferometer combined with the Lorentz-Lorenz effective-medium theory.Water and methanol adulterations of a commercial Chinese liquor are detected with the interferometer.The results indicate that the refractive-index change induced by the adulteration is a quasi-linear function of the adulteration amount.Both the dynamic adsorption process of butyrylchohnesterase and the self-assembly process of cytochrome c/PSS multilayer film are monitored in real time with the sensor.The protein surface coverage is obtained from the combination of the measured phase-difference change and the adlayer-thickness sensitivity.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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