表面等离子体共振类熊猫型光子晶体光纤传感器

表面等离子体共振在纳米材料制备中的应用纳米材料的制备一直是材料科学领域的研究热点，而表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）作为一种强大的表征和探测技术，已经在纳米材料的制备中得到了广泛的应用。

本文将探讨表面等离子体共振在纳米材料制备中的应用及其意义。

一、表面等离子体共振技术概述表面等离子体共振技术是一种基于金属纳米结构表面电磁波的共振现象研究的技术。

当入射光与金属纳米结构表面发生共振时，会激发出表面等离子体，从而引起金属的电磁场集体振荡。

这种共振现象可以通过光学谱学等技术进行表征和测量，可以提供有关纳米材料的信息，如形貌、尺寸、形成机理以及表面等离子体的电场分布等。

二、表面等离子体共振在纳米材料制备中的应用1. 纳米颗粒制备表面等离子体共振技术可以用于纳米颗粒的制备，通过调节金属纳米颗粒的形状和尺寸，可以实现对颜色和光学性能的调控。

通过激发金属纳米颗粒的表面等离子体共振，可以产生强烈的局部电场增强效应，从而实现光电催化、光学传感和光子晶体等应用。

此外，表面等离子体共振还可以通过控制纳米颗粒的形状和排列方式，实现可见光的隧穿透镜和超分子化学反应的调控。

2. 纳米薄膜制备表面等离子体共振技术在纳米薄膜制备中也发挥着重要的作用。

通过将光敏材料结合到金属薄膜的表面，可以实现对金属薄膜光学性质的调控。

表面等离子体共振技术可以通过对金属薄膜的厚度、结构和材料的选择进行优化，从而实现纳米薄膜的高效传感、光电特性和光谱响应等应用。

此外，通过在金属薄膜表面引入纳米结构，还可以实现纳米薄膜的超表面等离子体共振效应，从而产生表面增强拉曼散射、光电子能谱和光子晶体等效应。

3. 纳米器件制备表面等离子体共振技术在纳米器件制备中的应用也日益广泛。

通过利用表面等离子体共振效应，可以实现纳米器件的高灵敏度传感、超分辨率成像和超快光学调控等功能。

例如，利用表面等离子体共振技术可以制备超灵敏的表面等离子体共振传感器，实现对微量生物分子的检测和分析。

表面等离子体共振技术在生物传感器中的应用一、引言生物传感器是应用最为广泛的传感器之一，其可以将与生物体之间的相互作用转化为电信号，从而实现对生物体的识别。

表面等离子体共振技术（Surface Plasmon Resonance，SPR）是生物传感器中常用的一种技术。

它利用纳米金属表面的等离子体共振效应，实现对生物分子的检测。

本文将详细讨论表面等离子体共振技术在生物传感器中的应用。

二、表面等离子体共振技术的基本原理表面等离子体共振技术是一种基于光学原理的生物传感器技术。

其基本结构由金属膜、介质层和检测区域组成。

其中金属膜通常采用银或金，介质层主要是一种具有高折射率的介质，如玻璃或石英。

检测区域则是在金属膜上覆盖一层生物分子或细胞。

当一束特定波长的激光照射在金属膜上时，与介质层相接触的金属表面将会产生等离子体共振谐振现象，形成一种表面等离子体波，即SPR波。

当有生物分子或细胞结合在检测区域时，其会改变SPR波的传播速度和传播距离，从而引起SPR波的共振消失。

观察SPR波的共振消失对应的波长，即可推断出检测区域分子的物理和化学特性，从而实现对其的检测。

三、表面等离子体共振技术在生物传感器中的应用1.蛋白质相互作用的研究SPR技术可以用于研究蛋白质在生物体内相互作用的情况。

通过将感兴趣的蛋白质固定在金属膜上，并将其他蛋白质注入到介质层中，可以观察到不同蛋白质之间相互作用的共振消失情况，从而了解它们之间的互作信息。

2.细胞表面受体配体相互作用的研究SPR技术也可以用于研究细胞表面受体和配体之间的相互作用。

将感兴趣的细胞固定在金属膜上，并将潜在的配体注入到介质层中，可以观察到细胞表面受体与配体之间的共振消失情况，从而了解它们之间的互作信息。

3.药物筛选SPR技术可以用于筛选有效的药物分子。

通过将药物分子固定在金属膜上，观察其与可能的靶分子之间相互作用的共振消失情况，可以判断其是否具有良好的互作性，从而筛选出有效的药物分子。

光子晶体的制备和应用研究进展一、本文概述光子晶体，也称为光子带隙材料，是一种具有周期性折射率变化的介质结构，其独特的性质使得光波在其中传播时受到调制，类似于电子在晶体中的行为。

自二十世纪末光子晶体概念提出以来，其制备技术和应用研究便成为了科学研究的热点。

本文旨在概述光子晶体的制备方法以及在不同领域中的应用研究进展，以期对光子晶体的未来发展提供全面的视角和深入的理解。

我们将对光子晶体的基本概念和特性进行简要介绍，以便为后续的研究进展提供理论基础。

随后，我们将重点综述目前光子晶体的主要制备方法，包括胶体自组装法、激光全息干涉法、逐层堆积法等，并探讨各种方法的优缺点及其适用范围。

在应用研究方面，我们将关注光子晶体在光子器件、光通信、太阳能电池、传感器以及生物医学等领域的应用进展。

我们将详细分析这些应用背后的原理、技术实现以及取得的成果，并对未来的发展趋势进行展望。

我们将对光子晶体的研究现状进行总结，并指出当前面临的挑战和未来的发展方向。

通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面而深入的了解光子晶体制备和应用研究的平台，推动光子晶体在科学技术和工业领域的进一步发展。

二、光子晶体的制备技术光子晶体的制备技术自其概念提出以来，经历了长足的发展和进步。

光子晶体的制备技术主要分为两大类：自上而下（Top-down）和自下而上（Bottom-up）的方法。

自上而下法主要包括机械加工、微影术和激光刻蚀等。

这些方法通常用于制造具有周期性结构的三维光子晶体。

机械加工方法可以通过精确控制机械力，如研磨、切割和雕刻等，来创建具有特定周期性结构的光子晶体。

微影术则利用光化学反应在基材上生成特定的图案，然后通过化学或物理手段进行蚀刻，从而制作出光子晶体。

激光刻蚀则使用激光束直接对材料进行刻蚀，形成光子晶体。

这些方法的主要优点是制造精度高，可以大规模生产，但设备成本较高，且难以制备出具有复杂结构和精细调控的光子晶体。

自下而上法则主要包括胶体自组装、溶胶-凝胶法、气相沉积和生物模板法等。

基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤传感器研究
马韬;漆琦;乌日娜
【期刊名称】《科学与信息化》
【年(卷),期】2024()7
【摘要】为了实现对待测介质折射率的高灵敏度检测,设计并研究了一种基于表面等离子体共振技术的光子晶体光纤折射率传感器。

该传感器的内外空气孔呈正六边形排列,在包层外壁上涂覆银-石墨烯纳米薄膜,通过纤芯基模和表面等离子体模的耦合程度来检测周围环境的折射率变化。

研究表明,该传感器可以实现折射率在
1.37~1.38范围内的检测,最高灵敏度可达40000nm/RIU,分辨率可达4.17×10-5RIU。

【总页数】4页(P126-128)
【作者】马韬;漆琦;乌日娜
【作者单位】沈阳理工大学/理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP2
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表面等离子体共振效应表面等离子体共振效应是一种物理现象，指的是当光线照射到特定材料的表面时，由于表面的电子与光子发生共振，导致光的吸收或散射现象。

这一效应在光学、纳米科技和传感器等领域有广泛的应用和研究。

表面等离子体共振效应的产生与材料的电子结构有关。

当光线照射到材料表面时，光子的能量可以被表面的自由电子吸收。

如果光的频率与表面电子的共振频率相匹配，共振现象就会发生。

在共振状态下，光的能量被电子吸收，使得电子从基态跃迁到激发态，同时光的传播也受到电子的耗散和散射影响。

表面等离子体共振效应的发生与材料的光学性质密切相关。

常见的表面等离子体共振材料包括金属纳米粒子、金属薄膜和光子晶体等。

其中，金属纳米粒子由于其尺寸效应和量子效应的影响，具有较高的表面等离子体共振效应。

金属薄膜由于其导电性和反射率的特点，也常被用于表面等离子体共振研究。

光子晶体则是一种具有周期性结构的材料，通过调控其结构参数可以实现对光的调控和控制。

表面等离子体共振效应在光学领域有着广泛的应用。

一方面，通过调控材料的结构和光的频率，可以实现对光的吸收、透射和散射的调控，从而实现对光的传播和控制。

这种调控可以应用于光学器件、光学传感器、光子学芯片等领域。

另一方面，表面等离子体共振效应还可以用于增强光与物质的相互作用，提高传感器的灵敏度和检测限。

例如，利用表面等离子体共振效应可以实现对生物分子的检测和分析，应用于生物医学和生物传感器领域。

除了光学领域，表面等离子体共振效应还在纳米科技领域有重要应用。

通过利用表面等离子体共振效应，可以实现对纳米结构的控制和调控。

例如，在纳米材料的合成、纳米器件的制备和纳米加工等方面，表面等离子体共振效应都发挥着重要的作用。

此外，表面等离子体共振效应还可以用于纳米颗粒的聚集和自组装，从而实现对纳米结构的精确控制和调控。

表面等离子体共振效应是一种重要的物理现象，具有广泛的应用前景。

通过对材料结构和光学性质的调控，可以实现对光的传播和控制，应用于光学器件、传感器、纳米科技等领域。

光纤表面等离子体共振技术及其在实时测量中的应用研究光纤表面等离子体共振技术是一种利用光纤和金属纳米结构相结合的新型传感技术。

它通过在光纤的表面引入金属纳米结构，利用等离子体共振现象来实现对物质的高灵敏度、实时监测和分析。

这项技术具有传感范围广、响应速度快、灵敏度高等优点，因此在实时测量领域具有广泛的应用前景。

光纤表面等离子体共振技术的核心是金属纳米结构，它可以将光的波导特性与金属的等离子体共振相结合。

当光纤表面的金属纳米结构与特定波长的光相互作用时，会形成共振现象。

这种共振现象会导致光强在光纤中的传播被阻尼，从而产生特定的光谱信号。

通过对这些光谱信号的分析，可以得到被测物质的信息。

光纤表面等离子体共振技术在实时测量中有广泛的应用。

首先，它可以用于生物分子的检测。

由于光纤表面等离子体共振技术的高灵敏度和实时性，可以用于实时监测生物分子的结构、浓度和活性变化。

例如，在生物医学领域，可以利用该技术对蛋白质、DNA等生物分子进行实时监测，从而实现疾病的早期诊断和治疗。

其次，光纤表面等离子体共振技术还可以应用于环境监测。

由于该技术对微量物质的敏感性，可以用于实时检测大气、水体等环境中的污染物。

通过对光谱信号的分析，可以快速准确地监测环境中的有害物质，为环境保护和治理提供实时数据支持。

此外，光纤表面等离子体共振技术还可以应用于化学反应的实时监测。

在化学反应过程中，通过对反应物和产物的光谱信号的实时监测，可以实现反应过程的实时分析和控制。

这对于提高反应的效率和选择性具有重要意义。

综上所述，光纤表面等离子体共振技术是一种具有广泛应用前景的传感技术。

它在生物分子检测、环境监测和化学反应实时监测等领域都具有重要的应用价值。

随着该技术的不断发展和完善，相信它将为实时测量领域带来更多的创新和突破。

露点温度传感器发展趋势综述聂晶，刘曦（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京 100191）摘要：介绍了目前露点温度传感器领域的研究现状，阐述了光学式、谐振式、电学式、热学式、重量式、化学式露点温度传感器的原理及构造，指出光学式露点温度传感器测量精度极高，其中冷镜式露点仪可作为湿度计量标准；谐振式露点温度传感器具有体积小、成本低、响应时间短、灵敏度高、可靠性好的特点；电学式露点温度传感器灵敏度高、功耗小，便于实现小型化、集成化；重量法是准确度最高的湿度绝对测量方法；化学法常用来测量低湿环境下的有机混合气体。

探讨了露点温度传感器在环境监测、工业制造、医疗诊断等领域的应用情况，指出未来露点温度传感器将会向高精度、高稳定性、高响应的方向发展，且应用范围将进一步拓展，以满足极端环境下的测量需求。

关键词：湿度测量；露点温度传感器；湿度传感器中图分类号：TB94；TP212 文献标志码：A 文章编号：1674-5795（2024）01-0043-17Review of the development trends of dew point temperature sensorsNIE Jing, LIU Xi(School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China) Abstract: Introducing the current research status in the field of dew‐point temperature sensors, and expounding the principles and structures of optical, resonant, electrical, thermal, weight and chemical dew‐point temperature sensors. It is pointed out that the optical dew point temperature sensor has high measurement accuracy, and the cold mirror dew point sensor can be used as the humidity measurement standard. The resonant dew point temperature sensor has the characteris‐tics of small size, low cost, short response time, high sensitivity and good reliability. The electrical dew point temperature sensor has high sensitivity and low power consumption, which is convenient for miniaturization and integration. Gravimetric method is the most accurate absolute humidity measurement method and the basis for establishing humidity benchmark. Chemical methods are often used to measure organic gas mixtures in low humidity. The application of dew point tempera‐ture sensor in environmental monitoring, industrial manufacturing, medical diagnosis and other fields is discussed. It is pointed out that dew point temperature sensors will develop towards high precision, high stability and high response in the future, and their application range will be further expanded to meet the measurement needs in extreme environments.Key words: humidity measurement; dew point temperature sensor; humidity sensor0　引言湿度表示大气中水汽含量的多少，即大气的干、湿程度。

亚波长结构类型
亚波长结构是指在光的波长范围内的结构尺寸小于波长的特殊结构类型。

在这种结构中，光的传播方式和性质与传统的宏观结构有很大不同。

以下是一些常见的亚波长结构类型：
1. 表面等离子体共振器（Surface Plasmon Resonators）：这些结构利用金属或半导体纳米结构的表面等离子体共振效应，将光与物质相互作用，实现光学调控和传感等应用。

2. 光子晶体（Photonic Crystals）：光子晶体是一种由周期性调制的介质组成的结构，可以通过调制折射率来实现对光的传播和控制。

光子晶体具有能带结构，可以实现光的禁带和光的导向等特性。

3. 纳米光子学结构（Nanophotonic Structures）：这些结构通常由纳米尺度的材料组成，可以在纳米尺度范围内实现对光的操控和调控。

例如，纳米线、纳米柱、纳米孔等结构可以实现光的局域化、增强和方向性放射等效应。

4. 超材料（Metamaterials）：超材料是由具有特定结构的亚波长尺寸单元组成的人工合成材料。

超材料具有非常特殊的光学性质，如负折射率、超透镜效应等，可以用于实现超分辨率成像、隐形斗篷等应用。

这些亚波长结构类型在光学、光子学和纳米技术等领域具有广泛的研究和应用价
值，可以用于改善光学器件的性能、实现新型光学功能和开发新型光学应用。

光在光子晶体中的传播特性及应用研究引言光是一种电磁波，在很多科学领域中都具有重要的应用价值。

光子晶体是一种具有周期性结构的材料，可以有效地控制光的传播特性。

本文将探讨光在光子晶体中的传播特性以及相关的实验研究。

一、光子晶体的定义与特性1. 光子晶体的定义光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其周期性结构与晶体类似，但其单位结构是光学尺寸尺度的。

光子晶体具有光子能带结构，可以通过调节结构参数来控制光的传播特性。

2. 光子晶体的特性光子晶体具有以下特性：（1）光子禁带：光子禁带是指在光子晶体中某些频率范围内，光无法传播。

这是由于光在光子晶体中发生了布里渊散射，使得能量无法传递到下一个晶格位置。

（2）光子晶体色散：光子晶体中的光的色散性质与传统材料有所不同。

光子晶体中的光可以具有负色散性质，即频率随波矢增大而减小，或具有正色散性质，即频率随波矢增大而增大。

二、光在光子晶体中的传播特性1. 光传输模型光子晶体中的光可以通过两种方式传播：光子晶体的空穴、等离子体波。

（1）空穴模式：在光子禁带中，光无法沿着传统的光线传播，但可以通过空穴传播。

空穴模式是一种介于禁带和能带之间的传播模式，在光子晶体中垂直于周期性结构传播。

（2）等离子体波模式：等离子体波是一种在光子晶体表面传播的模式，其与光子晶体禁带中的模式相耦合，可以在光子晶体边界上产生表面等离子体波。

2. 实验准备及过程（1）材料准备：制备光子晶体需要具有高透明度和周期性结构的材料，如二氧化硅。

可以通过化学气相沉积、溶胶-凝胶法等方法制备具有所需结构的光子晶体。

（2）制备光子晶体结构：根据所需的结构参数，通过光刻、干涉曝光等方法在光子晶体材料上制备周期性结构。

（3）测量光传播特性：在实验中，可以使用光纤光谱仪、激光器等设备测量光在光子晶体中的传播特性。

例如，可以通过改变入射光的角度、波长等参数，测量光子禁带的带宽和频率响应等。

三、光在光子晶体中的应用研究1. 光子晶体光纤传感器光子晶体光纤传感器可以通过改变传感器内部的周期性结构实现对环境参数的高度敏感。

表面等离子体共振传感器的研制一、引言表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器是利用表面等离子体共振现象进行分析测量的一种方法。

它具有高灵敏度、实时监测等优点，已经成为生物分子相互作用常用的分析手段。

本文将讨论表面等离子体共振传感器的研制，包括其原理、研究现状、应用范围以及未来发展趋势。

二、表面等离子体共振传感器原理表面等离子体共振传感器的原理是利用光在金属（通常为金）与介质（通常为空气或水）的交界面上分裂成表面等离子体波，当这些波与分子或其他生物分子结合时，会导致波长和吸光度的变化。

表面等离子体波的共振条件为：n1sinθ1=n2sinθ2其中，n1是金属与介质之间的折射率，n2是介质的折射率，θ1和θ2分别是光的入射角和反射角。

当分子结合于表面层时，这个条件不再满足，从而导致共振角的变化，即SPR信号产生。

三、表面等离子体共振传感器研究现状表面等离子体共振传感器在生物分子相互作用方面具有广泛应用，如蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用等。

目前已经有多种表面等离子体共振传感器产品上市，如Biacore和Plexera等。

此外，表面等离子体共振传感器还可以与其他技术相结合，如质谱法、红外吸收法等，用于检测和分析生物分子。

四、表面等离子体共振传感器应用范围表面等离子体共振传感器可以用于检测生物分子之间的相互作用，如蛋白质-蛋白质相互作用、蛋白质-核酸相互作用等。

此外，表面等离子体共振传感器还可以被应用于生物分子的特异性检测，如抗体和配体的互相结合等。

它还可以应用于药物筛选、水中金属离子检测以及食品安全等领域。

五、表面等离子体共振传感器未来发展趋势表面等离子体共振传感器在生物医学领域的应用正逐渐扩大，并取得了很大的建树。

未来，随着生物医学领域研究的加强，表面等离子体共振传感器的应用范围将会更加广泛。

其次，表面等离子体共振传感器的灵敏度和特异性也需要进一步提高，为生物医学研究提供更加精确的分析手段。