石墨烯表面等离激元增强的微光纤倏逝场传感理论与器件研究

基本信息
批准号:61475032
项目类别:面上项目
资助金额:82.00
负责人:吴宇
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:金伟,王泽高,姚佰承,程杨,张安琪,冯秋燕
关键词:
微纳光纤光纤传感石墨烯表面等离激元倏逝场
结项摘要

This project proposes a graphene based surface plasmon enhancement evanescent field on microfiber for chemical and biological sensing. The study works will be focused on the mechanism about how the surface plasmon excited by the graphene and the evanescent coupling enhancement process, in order to establishe the theoretical model based on graphene-microfiber hybrid sensing structure.The structure parameters impact on the evanescent field enhancement and the sensitivity will be also in-depth analysised. After that,This program would investigate and optimize the MCVD and wet transfer technique which achieves to fabricate the 2D/3D graphene combined microfiber hybrid structure with high quality. Moreover, it would reveal the sensitivity and response ability of the hybrid structure by several biochemical trace sensing measurements experimentally. In this project, the graphene materals could be regarded as both a surface plasmon exciter and a kind of ideal molecular adsorber. Though exciting the surface plasmon enhanced evanescent fields around the microfiber, it could achieve to detect local chemical or biological molecular groups rapidly with ultrahigh sensitivity. The theoretical analysis and technical studies in this project would present the useful references for the further researches on graphene based optical fiber and integrated waveguide devices, especially for photonic sensing applications.

本项目提出一种基于石墨烯表面等离激元增强的微光纤倏逝场传感结构,研究石墨烯对微光纤表面等离激元激发和倏逝场耦合增强的机理,建立基于石墨烯-微光纤混合结构的近场光传感理论模型,深入分析各结构参数对倏逝场增强效率以及传感增敏效果的影响;探索和优化基于MCVD生长和湿法转移技术的二维平面和三维曲面石墨烯与微光纤波导线结构相结合的实现方法和制备工艺;实验研究该混合结构对待测生化痕量物质导致微小折射率调制的传感响应能力。本项目中将石墨烯材料既作为激励和增强表面倏逝场的波导结构,同时结合石墨烯超高电荷转移效率和比表面积,将其作为理想的分子吸附传感介质,通过激发表面等离激元有效增强微光纤表面倏逝场,实现对近场区域内极性气体、分子基团等各种生化痕量物质参量微小变化的快速、高灵敏度探测。本项目理论体系和工艺方法的探索和研究,同样也将为基于石墨烯与特种光纤或集成光波导相结合的新一代光子传感器件的研究提供借鉴。

项目摘要

本项目研究了一系列基于石墨烯表面等离激元增强的微光纤倏逝场传感结构,利用石墨烯对微光纤表面等离激元激发和倏逝场耦合增强的机理,建立基于石墨烯-微光纤混合结构的近场光传感理论模型,深入分析了各结构参数对倏逝场增强效率以及传感增敏效果的影响;完成了基于MCVD生长和湿法转移技术的石墨烯与微光纤波导线结构相结合制备工艺;研究结果表明该混合结构对生化痕量物质的传感灵敏度可达ppb量级,可以实现对近场区域内极性气体、分子基团等各种生化痕量物质参量微小变化的快速、高灵敏度探测。此外,本项目还初步研究了石墨烯材料与光纤干涉腔相结合构成的声波传感器,实现了微帕量级的声压检测灵敏度并获得实际应用。本项目开展了系统性理论和实现工艺研究,为基于石墨烯与光纤相结合的新一代光子传感器件的研究提供借鉴。项目相关成果共发表SCI期刊论文14篇,其中JCR1区论文4篇,2区论文8篇,所发表论文获SCI他引200余次,国际会议特邀报告5次,获得授权发明专利3项。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020
5

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

F_q上一类周期为2p~2的四元广义分圆序列的线性复杂度

DOI:10.11999/JEIT210095
发表时间:2021

吴宇的其他基金

批准号:51104147
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61107072
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674247
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61702098
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

基于石墨烯表面等离激元的红外光场调控研究

批准号:11374006
批准年份:2013
负责人:蔡卫
学科分类:A2206
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
2

石墨烯动态调控手性表面等离激元结构研究

批准号:11904139
批准年份:2019
负责人:黄忠
学科分类:A2206
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

石墨烯/表面等离激元共振复合材料及其表面增强拉曼效应研究

批准号:21143008
批准年份:2011
负责人:郑先亮
学科分类:B0306
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
4

面向生物传感的表面等离激元Fano共振增强光微流激光研究

批准号:11574228
批准年份:2015
负责人:刘绍鼎
学科分类:A2206
资助金额:73.00
项目类别:面上项目