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基于太赫兹超材料的微流体折射率传感器
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN214[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]南开大学现代光学研究所,天津300071, [2]天津工业大学电子与信息工程学院,天津300387
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(2014CB339800);国家自然科学基金(61171027、61505088);天津市自然科学基金(15JCQNJC02100);国家高技术研究发展计划(2011AA010205);高等学校博士学科点专项科研基金(20131201120004)
中文摘要:

设计加工了一种太赫兹超材料微流体传感器件,利用时域有限差分法(Finite Difference Time Domain,FDTD)对其在太赫兹波段的传输、谐振及传感特性进行数值模拟。采用太赫兹时域光谱系统实验研究了偏振方向对传感器灵敏度的影响。实验结果表明,当超材料谐振环开口方向与入射太赫兹波的偏振方向平行和垂直时,折射率传感灵敏度可分别达到39.29GHz/RIU和74.43GHz/RIU。通过等效电路模型对该超材料器件的传输和谐振特性做了分析,并进一步明确了其传感机制。该超材料器件可对微量液体(5μl/mm^2)实现芯片式的折射率传感,具有较高的传感灵敏度,在化学生物传感器的设计和制造领域具有潜在的应用前景。

英文摘要:

A metamaterial device was designed and fabricated for microfluidic sensing in the terahertz regime, its transmission, resonance and sensing properties were numerically simulated in terms of the Finite Difference Time Domain(FDTD). The influence of polarization direction on the sensitivity of sensor was experimentally investigated by terahertz time-domain spectroscopy system. The experimental result shows that when the resonant metamaterial ring opening direction is parallel and perpendicular with the direction of polarization of the incident THz wave, the refractive index sensing sensitivity can reach 39.29 GHz/RIU and 74.43 GHz/RIU, respectively. The transmission and resonance characteristics of the metamaterials are analyzed by the equivalent circuit model to further clarify the sensing mechanism. This THz metamaterial device has the potential applications in sensing chemical and biological component because it is capable of realizing the refractive index sensing of microliquid (5 μl/mm^2) with a high sensitivity.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466