项目名称: 极大倾角光纤光栅SPR的超痕量生化传感基础研究

项目编号: No.61505017

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 罗彬彬

作者单位: 重庆理工大学

项目金额: 22万元

中文摘要: 光纤表面等离子体共振(SPR)具有对折射率(RI)极敏感、微型化、远程传感等优点,可为生化相关领域的痕量/超痕量检测提供重要手段。针对传统光纤SPR传感器的相位匹配不稳定、Q值低等问题,本项目拟在极大倾角光纤光栅(Ex-TFG)表面构筑金纳米薄膜或金纳米微球作为具有场增强或局域场增强效应的SPR载体,探索利用Ex-TFG独特的模式耦合及光谱特性高效及稳定激发SPR的新方法,以实现具有极高RI灵敏度及分辨率、高Q值及相位匹配稳定的Ex-TFG-SPR超痕量生化传感器:①建立Ex-TFG-SPR的模式耦合理论模型,揭示其SPR的激发条件、SPR光谱及RI传感的特性;②研究影响其传感性能的各结构参数间的内在关联性,获得对其优化的设计方法;③进一步研究表面修饰技术对其生化传感性能的影响。.本研究将丰富和发展基于光纤光栅的SPR传感理论,为实现基于Ex-TFG-SPR原理的超痕量生化检测奠定了基础。

中文关键词: 光纤光栅传感;痕量物质探测;极大倾角光纤光栅(Ex-TFG);表面等离子体共振(SPR);生物化学传感

英文摘要: Owning to the advantages of highly sensitive to refractive index (RI), microminiaturization, remote sensing, etc., optical fiber surface plasmon resonance (SPR) has been proved to be an important tool for the trace/ultratrace detection in the biochemical-related fields. In order to solve the issues of the traditional optical fiber SPR sensors, such as the instability of the phase match, low Q-factor, etc., in this project, we plan to construct Au nano film or Au nano spheres on the surface of the excessively tilted fiber grating (Ex-TFG) as the platform of SPR, which possess the effects of field/local field enhancement. By utilizing the special mode coupling and spectral characteristics of the Ex-TFG, we will explore a new method that use the Ex-TFG to efficiently and stably excite the SPR to realize an trace/ultratrace biochemical sensor based on Ex-TFG-SPR, which has advantages of extremely high RI sensitivity and resolution, high Q-factor and stable phase match. For this purpose, firstly, we will establish the model of mode-coupling theory to reveal the SPR excitation condition, characteristics of SPR spectrum and RI sensing. Secondly, we will study the interrelation among the parameters affecting the sensing performance to obtain the optimization designed method for the Ex-TFG-SPR sensor. Finally, we will study the impacts of surface modification techniques on its biosensing performance..Our research will enrich and develop the sensing theory of SPR based on the fiber gratings, and will make a foundation to realize the trace/ultratrace biochemical detection based on the Ex-TFG-SPR principle.

英文关键词: fiber grating sensing;trace substance detection;excessively tilted fiber grating(Ex-TFG);surface plasmon resonance(SPR);biochemical sensing

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