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2012年

基于微结构光纤的表面等离子体多通道生物化学传感器

来源:武汉光电国家研究中心     作者:    发布时间:2012年03月16日    浏览:

金属表面的等离子体激元能在其附近亚波长范围内形成高度密集的电磁场,对附着在金属表面的样品的折射率有极高的灵敏度。基于表面等离子体共振(SPR)原理的传感技术无需分子标记, 近年来已成为生物化学信息检测的一种重要手段, 并被广泛应用于各相关领域。传统的SPR传感器一次只能检测一种样品或样品的一个参量,如折射率、pH值或浓度。这种单点SPR测量方式已不能满足大信息量的需求。此外,单参量传感器本身不具备噪声抑制功能,通常需要添加控制模块来稳定性能,不利于系统的小型化。阵列式SPR棱镜传感器能有效解决上述问题,但其体积大,系统复杂,在实际制作和应用时受限制较多,因而有逐步被光纤取代的趋势。目前的多通道光纤SPR传感器都采用普通光纤,灵敏度较低,而且在镀金属前需要人工腐蚀包层,往往会造成较大的机械损伤,且成本较高。
武汉国家光电实验室光通信与光网络部刘德明教授领导的光纤传感团队首次提出利用微结构光纤实现SPR并行检测。该方案中,微结构光纤的空气孔为多样品或样品的多参量探测提供了天然通道。各通道并行排列,不同于普通光纤中的级联式分布。通道间串扰可通过在纤芯周围的包层空气孔内沉积低折射率介质层来消除。各通道信号则利用高折射率聚合物薄膜实现解调。他们研究发现,高折射率聚合物薄膜和低折射率介质层参数对传感器包括探测范围,信噪比及灵敏度在内的各项指标有很大影响,可用于结构的优化。相比普通光纤和平板波导的多通道SPR传感器,他们设计的结构性能更优越,且不必腐蚀包层,简化了制造工艺。另外,这种结构还具备“ 自参考”功能,无需额外的控制单元即能有效抑制噪声,提高了集成度。此项研究有助于推动微结构光纤成像技术的发展。该研究成果已在Optics Express上发表(Opt. Express 19(23), 2011)。
该项工作得到了中新(加坡)国际合作项目(2009DFA12640),湖北省自然科学基金 (2009CDA129)及华中科技大学专业人才创新基金 (0109182929, 0124182015)的资助。

(责任编辑:陈智敏)