研究目的
通过有限元分析比较矩形和正弦金光栅结构作为等离子体传感器的灵敏度。
研究成果
支持基模等离子体激元的正弦光栅比矩形光栅具有更高的灵敏度（717纳米/折射率单位对比693纳米/折射率单位），因其对微小折射率变化更为敏感，从而在传感应用中效率更高。
研究不足
该研究仅限于数值模拟，未包含实验验证。灵敏度比较基于特定光栅参数，不同配置下可能会有所差异。
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矩形与正弦金光栅作为等离子体传感器的比较研究
DOI：10.1016/j.optmat.2019.109530
期刊：Optical Materials
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
表面等离子体共振传感器(SPRS)的灵敏度主要与表面等离子体激元(SPPs)波的有效激发相关。本研究采用COMSOL Multiphysics 5.3a有限元分析法，探究了玻璃基底上50纳米厚金膜设计的矩形与正弦光栅结构的影响。本文展示了矩形与正弦光栅在高效传感方面的对比效果。通过施加远场和近场分析（保持光栅结构周期恒定）优化了光栅器件的狭缝宽度(SW)。通过从基底侧经激发端口照射光栅器件，分析了两种器件的远场透射光谱。在每条透射光谱中，针对不同折射率(RI)值检测了等离子体光栅器件的共振波长(RW)凹陷。通过改变分析物折射率测量共振波长的偏移量，计算出等离子体光栅器件的灵敏度。研究发现支持基模等离子体的正弦光栅（717 nm/RIU）比普通矩形光栅（693 nm/RIU）具有更高灵敏度。这类对微小折射率变化高度敏感的器件可高效应用于实际场景。
作者：
Tahir Iqbal，Saiqa Noureen，Sumera Afsheen，Muhammad Yaqoob Khan，Mohsin Ijaz
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