金纳米壳层增强光纤光栅折射率传感器研究

"这篇论文研究了利用大尺寸等离子体金纳米壳（GNSs）修饰的过度倾斜光纤光栅（ExTFG）作为光纤折射率（RI）传感器的性能。金纳米壳通过共价键固定在ExTFG表面，实验结果显示，由于局域表面等离子体共振（LSPR）的宽范围吸收带，TM和TE模式的强度都受到显著调制。在低折射率范围内（1.333-1.379），TM和TE模式的波长折射率灵敏度提高了约25%。" 这篇论文是关于光纤传感技术的一个研究，具体聚焦于一种新型的光纤折射率传感器。该传感器的核心是过度倾斜光纤光栅（Excessively Tilted Fiber Grating，ExTFG），它被大尺寸的等离子体金纳米壳（Plasmonic Gold Nanoshells，GNSs）所覆盖。金纳米壳是一种特殊的材料，其特性在于能激发局域表面等离子体共振（Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR）。这种共振现象使得金纳米壳对特定波长的光有强烈的吸收，因此对周围环境的变化非常敏感，特别是对折射率的变化。 论文中提到，金纳米壳通过共价键固定在ExTFG表面，这样的设计使得金纳米壳与光纤光栅的结合更加稳定。当外部环境的折射率发生变化时，金纳米壳的LSPR会受到影响，进而改变通过ExTFG传播的光的TM（Transverse Magnetic）和TE（Transverse Electric）模式的强度。TM模式和TE模式是光纤中两种主要的光传播模式，它们的强度变化可以反映出环境折射率的变化。 实验结果表明，在低折射率范围内（1.333-1.379），TM和TE模式的波长折射率灵敏度均得到了显著提升，大约提高了25%。这意味着这种新型传感器对微小的折射率变化具有更高的检测能力，这对于生物医学、环境监测以及化学分析等领域具有重要的应用价值，因为这些领域经常需要精确测量介质的折射率。 这篇论文提出了一种基于等离子体金纳米壳修饰的过度倾斜光纤光栅的新型光纤折射率传感器，通过LSPR效应提高了传感器的灵敏度，为光纤传感技术的发展提供了新的思路和方法。