基于回音壁谐振模的无标记光学生物传感技术

光学生物传感器在新药研制和生命科学等领域得到广泛关注,重点对基于回音壁谐振模的无标记光学生物传感器做了评述。根据谐振腔结构将传感器分为三类。基于微球的生物传感器由于微球腔的高品质因子而成为最初研究的重点,已实验研究了对蛋白质分子、病毒和细菌的传感响应,建立了基于单光子谐振能量和微扰理论的理论模型;基于微盘的生物传感器能够利用成熟的平面光刻微加工技术,传感构想提出更早,但直到回流热处理技术的应用才使得微盘品质因子大幅提高,从而实现了单分子测量;基于微环的生物传感器具有简单的谐振模式,有利于信号探测,已采用聚合物,氮化硅,以及硅基二氧化硅等材料制作成功,作为其在三维上的扩展,微管式传感器由于能够将光通道和流体通道合二为一而在近年得到关注。

回音壁模高Q蓝宝石谐振器研究与设计

采用径向+轴向模式匹配法完成了蓝宝石回音壁的模式分析,包括高次回音壁模式谐振频率的计算和电磁场分布,并研究了回音壁模谐振器的金属腔体设计等关键问题。制作的高Q蓝宝石谐振器在10.99GHz处,有载Q值达到了45000、插入损耗小于9dB。谐振器性能指标优越,非常适合应用于低相位噪声振荡器设计中。

一种新的平面回音壁模蓝宝石谐振器模型

基于环状谐振器传输线法(Transmission-line ring resonator)分析建立了单端口和双端口回音壁模平面蓝宝石介质谐振器模型,分别得到了对应的传输公式。并设计制作了一个单端口蓝宝石谐振器,采用新模型可以对原先模型一直无法解释的实验现象作出合理的解释,验证了该模型的有效性。

微带型回音壁模介质谐振器带阻方向滤波器

本文报道了使用新型平面回音壁模介质谐振器的微带型毫米波带阻、方向滤波器。全文用行波环谐振器的方法进行分析,并给出了Ka波段带阻、方向滤波器的实验研究,其结果表明,该谐振器特别适用于毫米波微带集成电路。

毫米波平面回音壁模介质谐振器的实验研究

报道了一种适合于工作在毫米波段的新型平面回音壁摸介质谐振器的实验研究，实验工作在Ｋａ波段进行。测试结果包括谐振频率和有载Ｑ值。同时还讨论了平面回音壁模介质谐振器在毫米波电路中的应用，研制了一个由该谐振器构成的Ｋａ波段微带型定向滤波器。实验结果表明：平面回音壁模介质谐振器在毫米波段具有尺寸大，Ｑ值高，谐振频谱纯和易于实现集成电路等优点。

新型半圆环回音壁模太赫兹传感器的谐振特性分析

提出了一种新型的半圆环回音壁模太赫兹传感器,用于对物质的电磁参数检测.其基本原理是在激励源频率给定的情况下,当被测物质的电磁参数发生变化时,对应的谐振频率也将偏移;谐振频率偏移越大,其敏感性越强.而通过在介质微环壁加载超电磁材料倏势波得到放大的特性可以提高对检测物质的敏感性.与现有文献的相关研究结果相比,该感传器的单位介电常数平均谐振频率偏移值提高约20倍.该装置激励更方便,结构更简单,易于集成,对于输入信号也易于控制,对于提高太赫兹传感器的敏感性,进而改进传感器的性能具有重要的意义.

涂覆石墨烯的电介质纳米盘的表面等离激元回音壁模特性

提出涂覆单层石墨烯的电介质纳米盘结构,并利用有限元方法数值解析这种纳米结构的表面等离子激元回音壁模的电磁场特性.计算并分析品质因子(Q值)、模式体积随着电介质纳米盘半径大小、石墨烯化学势和谐振频率的变化规律.结果表明:当纳米盘的半径为5nm,石墨烯化学势为0.9eV时,其品质因子高达195,对应模式体积小于2×10-7(λ0/2n)3.

基于平面回音壁模介质谐振器的毫米波微带均衡器

文章在分析了平面回音壁模介质谐振器的特点以及它和微带线耦合的基础上,给出了一种新型的基于平面回音壁模介质谐振器的毫米波均衡器子结构。仿真分析证明,这种结构具有良好的谐振频率、Q值和耦合度均可调性,即可通过改变均衡器子结构的参量来调节。最后,用此子结构级联给出了新型毫米波均衡器的实现形式,并且呈现良好的特性。

一种适用于毫米波段的新型集成平面回音壁模介质谐振器

本文根据回音壁模的特性,讨论了一种适用于毫米波段的新型集成平面回音壁模介质谐振器。采用X。H。jiao(1987)的分析思想,导出了特征方程,并进行了详细的理论分析和谐振频率的数值计算,计算结果与有关文献相当吻合。结果表明,该谐振器特别适用于毫米波集成电路。

圆盘介质谐振器中迴音壁模的性能

该文研究了圆盘介质谐振器中音壁模(WGM)的毫米波特性.在高介电常数圆盘介质谐振器中的音壁模非常适用于毫米波段,它所具有的高Q值和大尺寸的特性使得它们宜于加工制造.最后给出了在Ka波段的理论和测量值,两者显示了很好的一致性.

蓝宝石谐振体与其回音壁模

本文采用模匹配方法(mode matching method)计算了单轴各向异性圆柱形介质谐振体的回音壁模频率.对一圆柱形蓝宝石单晶体谐振体的实验测量,验证了该模匹配方法能给出精确的回音壁模频率值.

回音壁模介质谐振器

回音壁模介质谐振器是一种特别适合于工作在毫米波波段的新型介质谐振器。它可用于毫米波滤波器和振荡器等电路。本文简述了回音壁模介质谐振器的特点和发展，并展望了其应用前景。

毫米波回音壁模介质谐振器

工作于TE、TM或混合模的微波介质谐振器,在毫米波段因尺寸小,Q值低,应用受到很大的限制.本文介绍的回音壁模介质谱振器,在毫米波段谐振器尺寸大,Q值高,且具有抑制寄生模的性能,特别适用于平面混合、单片集成电路.回音壁模介质谐振器在毫米波段将会有重要的应用前景.

ZnO纳米线微腔中的回音壁模激子极化激元及其激射

本刊讯 来自中国科学院上海技术物理研究所的沈学础院士做客第二十一期武汉光电论坛，作了题为ZnO纳米线微腔中的回音壁模激子极化激元及其激射——物理和应用前景的报告。

回音壁微腔光力系统的相干控制与完全相干透射

本文研究了两侧同时输入的回音壁模谐振双微腔光力系统中电磁诱导透明的相干调控.通过改变双微腔两侧探测场的强度比值及相位差,可以有效控制电磁诱导透明窗口的宽度和深度,对探测场的吸收和色散等性质实施显著的影响,并且能够在特殊频率处产生关于探测场的完全相干透射现象.

用于生物传感器的超薄壁微管

进行了空心光纤的回音壁谐振模理论分析,确定了微管结构的参数。研制出了直径为144.6μm、壁厚为9.2μm的微毛细管,并采用ZF13棱镜通过倏逝场耦合成功激发了微管的回音壁谐振模。利用不同浓度的乙醇水溶液初步展示了微管生物传感器回音壁谐振模谐振波长对折射率的敏感性,在1550nm谐振波长处,入射光角度为40°时,获得了13.4nm/RIU传感灵敏度。

异型微腔本征模式分析

微腔模式特性的研究是微腔各种应用的基础。采用时域有限差分方法(FDTD)可以获得微腔模式的频谱响应特性。通过对平面平行腔的验证,发现FDTD方法可以获得同理论较吻合的结果。对平面圆腔的回音壁模(WGM)腔模特性的分析表明;这种腔体尺寸同波长相当的谐振腔具有较好的选模特性．通过腔边界由两个带变形参数的圆弧所构成的平面异型微腔在不同变形参数下模式特性的细致研究,则发现通过改变腔形可以达到改善腔模模式特性的目的,这表明优化腔形设计是优化腔性能的一条可行思路。

氧化锌纳米棒中自发辐射的回音壁模腔增强

应用气相传输法制备了氧化锌纳米线和具有六方对称截面的纳米棒,利用电子扫瞄显微镜,X-射线衍射仪等进行形貌与结构表征。室温下,用355nm激光脉冲,以260 W/cm2相同光强激励条件,分别测量其光致发光(PL)谱,在棒状样品中发现393nm有发光峰,而线状样品是在382nm处。二者相比,棒状样品的紫光波段自发辐射光强增加、频谱展宽、中心波长红移和绿光波段辐射被显著抑制。基于半导体材料的能带理论、激子复合发光理论和费米黄金定则等,对样品PL谱差异原因进行理论分析,结果表明上述现象源于棒状样品中回音壁模谐振腔(WGMRs)的自发辐射增加。利用强激励条件下样品光致发光谱,验证了实验结果与理论分析结果较好吻合。

微管回音壁谐振模径向模式的影响

理论分析了微管回音壁谐振模(WGM)不同径向模式下的光场分布对传感灵敏度的影响。通过改变入射光角度,利用棱镜耦合的方法在微管中激发出不同的径向模式,利用不同质量分数的乙醇水溶液进行传感实验,分别获得了不同径向模式的传感灵敏度。结果表明传感灵敏度受径向模式数影响较大,由28阶WGM径向模式下的2.725nm/RIU(折射率单元)提高到38阶径向模时的24.464nm/RIU,实验结果与理论分析基本一致。