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基于双电介质层的棱镜表面等离子共振传感的研究
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:O433.4[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(No.61107039)资助
中文摘要:

为了提高表面等离子共振系统的分辨率,提出了一种五层结构的表面等离子共振效应的激励模型:棱镜基底-银膜-电介质层1-电介质层2-待测介质.采用薄膜光学和波导理论,讨论了银和双电介质层复合而成的共振薄膜对表面等离子共振效应的激励机理与调制特性的作用.借助有限元分析方法,数值模拟得到双电介质表面等离子共振激励模型的共振光谱.分析结果表明,当待测介质折射率相同时,双电介质表面等离子共振激励模型共振光谱的半峰宽约为传统棱镜表面等离子体共振的0.1倍,理论计算得到双电介质表面等离子共振激励模型的系统分辨率相较于传统棱镜表面提高了5.4倍.以乙二醇溶液为待测样本,分析得到传感器的灵敏度约为7.2°/RIU,品质因数约为465,证明了该结构设计的可行性,为设计高分辨率和高品质因数的传感系统提供了理论参考.

英文摘要:

To improve the system resolution of the surface plasmons resonance,a surface plasmons resonance incentive model based on the five-layer structure was proposed which is prism base-silverdielectric layer1-dielectric layer2-environment media.Silver film and double dielectric layers composed the composite resonance film.According to the thin film optics and waveguide theory,the effect of the double dielectric layer on the incentive mechanism and modulation characteristics of the surface plasmons resonance was discussed.Numerical simulation was conducted on the resonance spectroscopy of the double dielectric layers structure by finite element analysis method.The simulation result shows that,the full width half maximum of the double dielectric structure is about 0.1times narrower than traditional prism surface plasmons resonance when the refractive index of analyte is same.The resolution of the double dielectric layers structure is 5.4times higher than the traditional prism surface plasmons resonance.The ethylene glycol was adopted as the sample detected,the quality factor and sensitivity of the refractive index sensor were analyzed.The quality factor can attain 465 and the sensitivity can attain7.2°/RIU,which demonstrates the feasibility of the sensing structure.This structure provides a theoretical reference for the design of high resolution and high quality factor sensing system.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700