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用于液体传感的氮化钛涂层PCF-SPR传感器设计

DOI：10.1016/j.yofte.2018.12.015 期刊：Optical Fiber Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 本文提出了一种氮化钛（TiN）包覆的高灵敏度PCF-SPR传感器设计方案并进行数值分析。钛在可见光和红外波段具有优异的等离激元特性，且损耗低、抗腐蚀性强。通过理论分析，我们研究了限制损耗、波长灵敏度和振幅灵敏度与工作波长、TiN层厚度、通道宽度及待测液体折射率之间的依赖关系。该PCF-SPR传感器设计在1.385-1.40折射率范围内分别实现了约10,000 nm/RIU的高波长灵敏度和约2.0×10??的折射率分辨率。尽管该设计振幅灵敏度较低，但该传感器适用于检测低浓度化学物质和生化分析物，在芯片实验室PCF-SPR传感探针设备中具有重要应用价值。
作者： Veerpal Kaur，Surinder Singh
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研究概述 实验方案

研究目的

提出并数值分析一种用于液体传感的氮化钛（TiN）包覆高灵敏度PCF-SPR传感器设计方案，重点研究限制损耗、波长灵敏度及振幅灵敏度对不同参数的依赖关系。

研究成果

所提出的TiN涂层PCF-SPR传感器在1.385-1.40折射率范围内实现了高波长灵敏度（高达10,000 nm/RIU）和折射率分辨率（约2.0×10??），适用于检测低浓度化学物质和生化分析物，在芯片实验室设备中具有潜在应用价值。尽管振幅灵敏度较低，但该设计在灵敏度和微型化方面具有优势。

研究不足

该研究为理论及数值分析，未提供实验验证。由于玻璃基底上的多晶氮化钛薄膜导致振幅灵敏度较低，从而产生额外载流子损耗。文中指出了均匀涂层和液体渗透的制备难题，但未通过实验解决。

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