基于渐变折射率纤芯失配的马赫-曾德尔干涉仪：一种可定制检测模式的蛋白质和折射率传感新方法

《Sensors and Actuators A: Physical》：Mach–Zehnder interferometer based on graded-index core mismatch with a customizable interrogation method for protein and refractive index sensing

本文报道了一种基于渐变折射率多模光纤（GIMMF）与单模光纤（SMF）纤芯失配构建的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）折射率（RI）传感器。该器件结构简单、坚固，通过调控GIMMF长度可实现波长偏移结合强度变化或仅强度变化的灵活检测模式。经银纳米颗粒（AgNPs）修饰后，其波长和强度灵敏度分别提升高达9倍和7.5倍，在生化分析和折射率检测领域展现出巨大应用潜力。

　　

^亮点

基于渐变折射率纤芯失配且具有可定制检测方法的马赫-曾德尔干涉仪用于蛋白质和折射率传感

^结论

本文展示了一种基于渐变折射率纤芯与单模光纤耦合的、检测方式灵活多样的马赫-曾德尔干涉仪，可用于折射率测量和蛋白质传感。该器件通过将一段单模光纤（SMF）熔接在两段渐变折射率多模光纤（GIMMF）之间制成，两端则通过输入和输出单模光纤进行光的注入和接收。由于包层模的存在会产生倏逝场，该结构对周围环境的变化非常敏感。通过选择合适长度的渐变折射率多模光纤段，可以控制耦合到包层模的光功率，从而能够选择干涉仪的工作模式：一种是产生清晰干涉条纹的波长检测模式，另一种是强度变化更显著的强度检测模式。实验结果表明，该传感器能够测量折射率在1.3至1.4范围内的标准油液，并且在检测蛋白质溶液（如酪蛋白和明胶）时表现出良好的性能。此外，通过在传感区域涂覆绿色合成的银纳米颗粒（AgNPs），显著增强了倏逝场的相互作用，使得波长灵敏度和强度灵敏度分别获得了高达9倍和7.5倍的惊人提升。这些发现凸显了该传感器作为一种坚固耐用、成本低廉且可定制的解决方案，在生化分析和折射率检测方面具有强大的应用潜力。