基于大尺寸纳米金壳的光纤Bragg光栅LSPR折射率传感器研究

摘要

利用大尺寸纳米金壳(gold nanoshell,AuNS)的局域表面等离子体共振(localized surface plasmon resonance,LSPR)效应,研究基于光纤Bragg光栅(fiber Bragg grating,FBG)的LSPR折射率(refractive index,RI)传感器原理及特性。通过时域有限差分法分析AuNS对传感器RI灵敏度增强的物理机制,并构建了基于腐蚀型光纤Bragg光栅(etched fiber Bragg grating,eFBG)的LSPR RI传感器,通过标定获得传感器在不同外部折射率(surrounding refractive index,SRI)环境下的响应光谱。实验结果表明:eFBG-LSPR传感器的基于谐振强度变化的RI灵敏度为-72.33 dB/RIU,相比eFBG的RI灵敏度提高了约61.3倍,验证了理论分析的正确性,该传感器在生化传感、环境监测等领域具有良好的应用前景。