基于折射率的螺旋形双芯光子晶体光纤传感器设计与优化及其在血液成分检测中的应用

来自研究人员团队创新设计了一种螺旋形双芯光子晶体光纤(SSTC-PCF)传感器，通过全矢量有限元法(FV-FEM)在太赫兹频段(0.7-0.8 THz)实现了对水、血浆、白细胞(WBCs)、血红蛋白和红细胞(RBCs)等血液成分的高灵敏度检测。该传感器在1.33-1.40折射率范围内展现出高达575,511 nm/RIU的灵敏度，耦合长度最短仅0.06m，双折射值最高达5.14×10?3，为生物医学检测提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的光学检测技术——采用螺旋几何结构的双芯光子晶体光纤(SSTC-PCF)传感器，专为血液成分分析而设计。通过COMSOL Multiphysics软件建模和全矢量有限元法(FV-FEM)仿真，研究团队在太赫兹波段(0.7-0.8 THz)实现了对多种血液关键成分的精准识别。

该传感器的核心创新在于其独特的螺旋形包层结构，不仅增强了模式限制能力，还产生了显著的双折射效应。研究人员在中央椭圆形微流通道中依次注入不同折射率(RI)的血液组分：水(1.33)、血浆(1.35)、白细胞(WBCs，1.36)、血红蛋白(1.39)和红细胞(RBCs，1.40)，通过监测耦合长度和传输功率谱的变化实现成分鉴别。

令人瞩目的是，该传感器创造了575,511 nm/RIU的超高灵敏度记录，同时将x偏振方向的耦合长度压缩至0.06-0.09米范围。双折射性能同样出色，针对红细胞(RBCs)的检测达到5.14×10^?3的峰值。这些突破性性能指标使该传感器在即时诊断(POCT)和微创检测领域展现出巨大应用潜力。