Surface plasmon resonance based refractive index sensor using Bragg fiber

摘要

表面プラズモン共鳴（SPR）を利用したプラッグファイバ型屈折率センサを提案した．センサ部において，光はブラッグ多層膜により低屈折率コアに閉じ込められるが，ファイバの基本モードと表面プラズモン波の伝搬定数が一致する場合，SPRによりファイバの伝搬損失が著しく増大する．この手法を用いればコアを細径化することにより，測定可能な屈折率範囲を石英ガラスより低い領域まで拡大させ，水を主成分とする生体サンプルにまで対応することが可能である．試作としてスパッタ法によりプラッグ多層膜を石英ガラスコア上に形成したところ，SPRによって20dB以上の光強度変化が観測され，本センサの有効性が示された．%We proposed a surface-plasmon resonance (SPR) sensor for refractive index measurement using a Bragg fiber. In this geometry, an HE_(11)-like Bragg fiber core mode is designed to excite the surface plasmonic wave. It is shown that reduction of core size enables measurement of refractive index significantly lower than that of the silica core. This makes the device useful for biosensing or chemical sensing applications handling aqueous samples. The proposed sensor is fabricated using a unique rf-sputtering method, and SPR-induced extinction of more than 20 dB is observed.