【摘 要】
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疾病的诊断与控制、环境监测、药物开发和食品安全问题已成为当今世界广泛关注的问题。肆虐的新冠病毒感染人数达到一亿四千万,死亡高达三百万,日本政府宣布将开始向大海排放福岛核废水等等事件,对人们的生命健康和生产生活造成了严重的威胁和影响。当前迫切的需求推动着生物传感器不断发展,同时也对生物传感器提出了更高的要求。本文提出了一种基于超窄带包层模共振的高反射率FBG生物传感器。由于毫米波前向传播芯模和光纤光
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疾病的诊断与控制、环境监测、药物开发和食品安全问题已成为当今世界广泛关注的问题。肆虐的新冠病毒感染人数达到一亿四千万,死亡高达三百万,日本政府宣布将开始向大海排放福岛核废水等等事件,对人们的生命健康和生产生活造成了严重的威胁和影响。当前迫切的需求推动着生物传感器不断发展,同时也对生物传感器提出了更高的要求。本文提出了一种基于超窄带包层模共振的高反射率FBG生物传感器。由于毫米波前向传播芯模和光纤光栅后向传播包层模的耦合,传感结构的透射谱呈现出密集的梳状共振。窄带共振的半高宽（FWHM）窄至40pm,Q因子高达38500。利用耦合模理论,描述并数值分析了光通过FBG区时芯模、包层模和辐射模之间的耦合。FBG传感器的模拟光谱由于各有界模之间的耦合而呈现出多个透射共振凹陷,与实验光谱吻合较好。包层模式的共振波长对SRI敏感,在空白缓冲样品中表现出很高的稳定性。随后,用抗-IgG对FBG传感器进行功能化,以检测不同浓度的IgG。利用拟合曲线,根据波长响应与IgG浓度的函数关系,将LOD值评定为360p M。通过检测血清IgG,验证了FBG传感器的特异性。之后选择氧化石墨烯（GO）片作为本文提出的FBG传感器的敏化材料,以进一步提高灵敏度。采用浸涂工艺在光纤光栅表面沉积GO片,形成均匀的HRI层。GO膜作为一种高RI膜,具有倏逝波增强作用,其官能团通过共价键合促进传感器的生物功能化。最后,GO涂层的FBG传感器实现了高灵敏度和超低LOD（32μm）,比未涂层的FBG传感器低一个数量级。本文提出的高反射率FBG生物传感器的制造仅涉及标准FBG制造过程和光纤融合技术,从而确保了成本效益和批量生产。与当前报告的光纤生物传感器相比,它具有简单,低成本和高性能等优点,有望在生物传感领域得到普及和应用。
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