Improving the Sensitivity of Fiber Surface Plasmon Resonance Sensor by Filling Liquid in a Hollow Core Photonic Crystal Fiber

DOI：10.1007/s11468-013-9609-8

从原理思考直接构筑新传感器

这是我的第一篇2区SCI，从思考、撰写到出版总共半年，算是非常快的，其间还历经了OE拒收和重新投稿。因为这篇文章讲述的模型非常简洁直观，一审后小修就收录了。

我博士后的课题为光纤表面等离子体共振传感器，它利用的是表面等离子体共振现象。入射光电场的投影分量激发金属薄膜内的自由电子振荡，产生表面等离子体波。表面等离子体波是一种表面电磁场，它存在于在金属薄膜与介质环境的界面上。在相位匹配的条件下，入射光能量被电子吸收，发生能量的转移，入射光的能量被转化成该表面等离子体波的能量，从而在传输效率谱上出现共振吸收峰。这个共振峰的位置与界面上的环境折射率有关，利用共振峰的移动就可以用来测量表面的折射率，进而对应于表面质量负载的变化，用于生化反应的亲和性分析。

Kretchmann configuration

 既然是共振现象，那么就有两种电磁场模式，在两种模式的交点位置他们的相位匹配(k_x=k_sp)，用图表示出来就是这样的:

作为传感器研究，我们希望单位表面折射率的变化下，共振峰的移动越大越好，那么我们就可以画出两种情况下的交点位置的情况，光纤主模与两个表面等离子体模出现两个交点AB。我们发现如果能够把主模的位置降低的话，显然这样两个交点之间的差值越大，也就是传感器的波长变化越大，传感器越灵敏。

最妙的是，如果我们能够画一条穿过AC两点的斜线，那么他的波长移动就再增加一倍。这个可以通过填充高色散、低折射率的溶液解决。所以，就有了我们的传感器设计和它的工作原理图。

这项工作的贡献在于提供了一个非常直观的物理模型，并且在SPR领域引入了色散的概念，从而可以从更基础的层面去理解光纤SPR传感器的工作。