复合金属光栅模式分离与高性能气体传感器应用?

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孙小亮, 陈长虹, 孟德佳, 冯士高, 于洪浩. 2015: 复合金属光栅模式分离与高性能气体传感器应用?, 物理学报, null(14): 147302. doi: 10.7498/aps.64.147302
引用本文: 孙小亮, 陈长虹, 孟德佳, 冯士高, 于洪浩. 2015: 复合金属光栅模式分离与高性能气体传感器应用?, 物理学报, null(14): 147302. doi: 10.7498/aps.64.147302
Sun Xiao-Liang, Chen Chang-Hong, Meng De-Jia, Feng Shi-Gao, Yu Hong-Hao. 2015: Split mo des of comp osite metal grating and its application for high p erformance gas sensor, Acta Physica Sinica, null(14): 147302. doi: 10.7498/aps.64.147302
Citation: Sun Xiao-Liang, Chen Chang-Hong, Meng De-Jia, Feng Shi-Gao, Yu Hong-Hao. 2015: Split mo des of comp osite metal grating and its application for high p erformance gas sensor, Acta Physica Sinica, null(14): 147302. doi: 10.7498/aps.64.147302

复合金属光栅模式分离与高性能气体传感器应用?

Split mo des of comp osite metal grating and its application for high p erformance gas sensor

  • 摘要: 为实现近红外波段表面等离子体共振(SPR)模式的分裂和移动,同时提高光栅基SPR传感器的品质因数,提出了一种由双金属光栅构成的新型复合结构光栅,并研究了其气体传感特性.运用有限时域差分算法对该结构进行了数值模拟,发现由复合金属光栅激发的SPR出现模式分裂的现象.通过增大双金属光栅阵列间的相对位移改变原结构的对称性,导致复合金属光栅分裂的SPR模式朝相反方向移动.当相对位移量进一步增大到双光栅合并成新的单一光栅时,随光栅结构对称性的恢复,分裂的两共振模式最后又重新合并为一个模式.如果待测物的折射率为1.016 na 61.05,当相对位移量为0时,基于复合光栅结构气体传感器的折射率灵敏度为1207.5 nm/RIU,且品质因数达到1290.7;当相对位移量为100 nm时,与双共振模式对应的折射率灵敏度分别为1205.0 nm/RIU和1210.0 nm/RIU,品质因数分别为1295.4和762.3.因此,复合光栅SPR传感器具有超高品质因数的性能,使得它在生物化学传感领域中有巨大的应用潜力.
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出版历程
  • 刊出日期:  2015-07-30

复合金属光栅模式分离与高性能气体传感器应用?

  • 华中科技大学,光电国家实验室,武汉 430074

摘要: 为实现近红外波段表面等离子体共振(SPR)模式的分裂和移动,同时提高光栅基SPR传感器的品质因数,提出了一种由双金属光栅构成的新型复合结构光栅,并研究了其气体传感特性.运用有限时域差分算法对该结构进行了数值模拟,发现由复合金属光栅激发的SPR出现模式分裂的现象.通过增大双金属光栅阵列间的相对位移改变原结构的对称性,导致复合金属光栅分裂的SPR模式朝相反方向移动.当相对位移量进一步增大到双光栅合并成新的单一光栅时,随光栅结构对称性的恢复,分裂的两共振模式最后又重新合并为一个模式.如果待测物的折射率为1.016 na 61.05,当相对位移量为0时,基于复合光栅结构气体传感器的折射率灵敏度为1207.5 nm/RIU,且品质因数达到1290.7;当相对位移量为100 nm时,与双共振模式对应的折射率灵敏度分别为1205.0 nm/RIU和1210.0 nm/RIU,品质因数分别为1295.4和762.3.因此,复合光栅SPR传感器具有超高品质因数的性能,使得它在生物化学传感领域中有巨大的应用潜力.

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