多頻段表面等離子體共振傳感結構的調(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、檢測迅速，無需標記等特點，目前被廣泛應用于醫(yī)療檢測、環(huán)境檢測、食品安全、生化傳感等領域。由于周期性金屬納米結構具有獨特的局域表面等離子體共振(Local surface plasmon resonances，LSPR)特性以及結合平面光波導模式的可調(diào)控特性，可以獲得區(qū)別于傳統(tǒng)平面金屬膜結構的獨特性能，在表面等離子體共振(SPR)傳感領域

2、成為一個重要研究方向。針對當前SPR傳感器高集成度，多頻段檢測需求，設計了金屬納米粒子陣列與平面光波導復合結構，該結構可以有效的產(chǎn)生多個共振峰，實現(xiàn)多頻段檢測。模擬計算了多個共振峰的傳感靈敏度和品質因數(shù)以及研究分析了復合結構的調(diào)控機理。主要內(nèi)容如下:
　　1.利用時域有限差分法和平面光波導理論，結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復合結構產(chǎn)生多個共振峰的物理機理，模擬了波導層中多個共振峰的電場分布。分別計算

3、了兩種粒子（菱形和橢圓）的最佳長短軸之比，對比分析了兩種金屬納米粒子陣列與平面光波導復合結構的傳感特性，得出橢圓納米粒子陣列與平面光波導復合結構具有更高的靈敏度和品質因數(shù)以及更窄的半峰全寬的結論。
　　2.基于上述研究，進一步分析了橢圓納米粒子陣列與平面光波導復合結構的調(diào)控特性。分別通過改變平而光波導波導層厚度和橢圓納米粒子陣列周期來考察此復合結構的調(diào)控性能。結果表明，隨著波導層厚度的增加，波導層中將支持更多的光波導模式，在耦合效