Tác động của các chế độ ánh sáng tới hạn và các lớp cảm biến không đồng nhất đối với các cảm biến quang sợi dựa trên cộng hưởng plasmon bề mặt

Plasmonics - Tập 12 - Trang 707-715 - 2016
Yuzhi Chen1,2,3, Xuejin Li1,2,3, Huasheng Zhou2,3,4, Qingli Xie2,5,3, Xueming Hong2,3,4, Youfu Geng2,3,4
1College of Optoelectronic Engineering, Shenzhen University, Shenzhen, P. R. China
2Shenzhen Key Laboratory of Sensor Technology, Shenzhen, P. R. China
3Shenzhen Engineering Laboratory for Optical Fiber Sensors and Networks, Shenzhen, P. R. China
4College of Physics Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen, P. R. China
5College of Electronic Science and Technology, Shenzhen University, Shenzhen, P.R. China

Tóm tắt

Có hai yếu tố quan trọng, dễ dàng bị bỏ qua, đang hạn chế hiệu suất cảm biến của các cảm biến quang sợi cộng hưởng plasmon bề mặt (SPR). Đó là việc chọn các chế độ ánh sáng tới hạn và sự phân bố không đồng nhất của lớp cảm biến. Trong bài báo này, một mô hình cảm biến SPR quang sợi với lớp cảm biến không đồng nhất được đề xuất lần đầu tiên. Chúng tôi sử dụng các mô hình cảm biến SPR quang sợi với lớp cảm biến đồng nhất và không đồng nhất để nghiên cứu tác động của các chế độ ánh sáng tới hạn và sự không đồng nhất của lớp cảm biến lên hiệu suất cảm biến của chúng. Trong trường hợp lớp cảm biến đồng nhất, các đóng góp của các chế độ ánh sáng tới hạn đơn lẻ khác nhau được điều tra và hình thức đa chế độ tới hạn tối ưu được chọn là 1.41 ~ π/2; độ dày tối ưu của lớp cảm biến được chọn là 65 nm. Trong trường hợp lớp cảm biến không đồng nhất, sự không đồng nhất của lớp cảm biến ít ảnh hưởng đến hiệu suất cảm biến khi chiều dài khu vực cảm biến là 10 mm. Tuy nhiên, chiều dài của khu vực cảm biến có tác động rõ rệt đến hiệu suất cảm biến.

Từ khóa

#cảm biến quang sợi #cộng hưởng plasmon bề mặt #chế độ ánh sáng tới hạn #lớp cảm biến không đồng nhất #hiệu suất cảm biến

Tài liệu tham khảo

Yuan Y, Hu D, Hua L, Li M (2013) Theoretical investigations for surface plasmon resonance based optical fiber tip sensor. Sensors Actuators B Chem 188:757–760 Gupta G, Kondoh J (2007) Tuning and sensitivity enhancement of surface plasmon resonance sensor. Sensors Actuators B Chem 122(2):381–388 Sonny S, Sesay AM, Virtanen V (2010) Development of diagnostic SPR based biosensor for the detection of pharmaceutical compounds in saliva. Proc SPIE 7376:737605 Li YC, Chiou CC, Luo JD, Chen WJ, Su LC, Chang YF, Chang YS, Lai CS, Lee CC, Chou C (2012) Sensitive detection of unlabeled oligonucleotides using a paired surface plasma waves biosensor. Biosens Bioelectron 35(1):342–348 Xu LF, Vaidyanathan VG, Cho BP (2014) Real-time surface plasmon resonance study of biomolecular interactions between polymerase and bulky mutagenic DNA lesions. Chem Res Toxicol 27(10):1796–1807 Jorgenson RC, Yee SS (1993) A fiber-optic chemical sensor based on surface plasmon resonance. Sensors Actuators B Chem 12(3):213–220 Kim SA, Kim SJ, Moon H, Jun SB (2012) In vivo optical neural recording using fiber-based surface plasmon resonance. Opt Lett 37(4):614–616 Sharma NK, Rani M, Sajal V (2013) Surface plasmon resonance based fiber optic sensor with double resonance dips. Sensors Actuators B Chem 188:326–233 Liu Z, Wei Y, Zhang Y, Zhang Y, Zhao E, Yang J, Yuan L (2015) Twin-core fiber SPR sensor. Opt Lett 40(12):2826–2829 Nayak JK, Parhi P, Jha R (2015) Graphene oxide encapsulated gold nanoparticle based stable fibre optic sucrose sensor. Sensors Actuators B Chem 221:835–841 Ghatak A, Thyagarajan K (1998) An introduction to fiber optics. Cambridge University Press, Cambridge, pp. 82–83 Gupta BD, Sharma AK (2005) Sensitivity evaluation of a multi-layered surface plasmon resonance-based fiber optic sensor: a theoretical study. Sensors Actuators B Chem 107(1):40–46 Homola J (1997) On the sensitivity of surface plasmon resonance sensors with spectral interrogation. Sensors Actuators B Chem 41:207–211 Tabassum R, Gupta BD (2015) Performance analysis of bimetallic layer with zinc oxide for SPR-based fiber optic sensor. J Lightwave Technol 33(22):4565–4571 Wu J, Yan Y, Li S, Ding X, Ding S, Huang Y (2015) Monitoring of patient glucose infusion using a surface plasmon resonance-based fiber optic sensor. Meas Sci Technol 26:105701 Tan ZX, Hao X, Li XJ, Chen YZ, Hong XM, Fan P (2016) Angular characteristics of a multimode fibre surface plasmon resonance sensor under wavelength interrogation. J Phys D Appl Phys 49:025401 Li DC, Zhu R, Wu P, Pang K, Wu JW, Zeng ZM, Xu KX (2013) A distinguishing method of different petrol by fiber-optic surface plasmon resonance sensor. Proc SPIE 8621:86211N Sharma AK, Gupta BD (2004) Absorption-based fiber optic surface plasmon resonance sensor: a theoretical evaluation. Sensors Actuators B Chem 100(3):423–431 Sharma AK, Jha R, Gupta BD (2007) Fiber-optic sensors based on surface plasmon resonance: a comprehensive review. IEEE Sensors J 7(8):1118–1129 Chen YZ, Yu YQ, Li XJ, Zhou HS, Hong XM, Geng YF (2016) Fiber-optic urine specific gravity sensor based on surface plasmon resonance. Sensors Actuators B Chem 226:412–418 Sharma AK, Mohr GJ (2008) On the performance of surface plasmon resonance based fibre optic sensor with different bimetallic nanoparticle alloy combinations. J Phys D Appl Phys 41:055106 Chen YZ, Yu YQ, Li XJ, Tan ZX, Geng YF (2015) Experimental comparison of fiber-optic surface plasmon resonance sensors with multi metal layers and single silver or gold layer. Plasmonics 10(6):1801–1808