基于周期性金纳米条辅助微腔耦合的混合等离激子–光子多Fano共振折射率传感器

《Scientific Reports》：Hybrid plasmonic–photonic multi-Fano resonance refractive index sensor using periodic gold nano-bar assisted microcavity coupling

　　

摘要

本研究对基于微腔 - 微结构耦合的多重法诺共振光学折射率传感器进行了数值研究。所提出的结构将周期性金纳米棒与介质微腔集成，形成了一种能够支持多个尖锐共振的混合等离激元 - 光子平台。通过改变关键几何参数（包括纳米棒半径、纳米棒长度和腔厚度），对反射光谱进行了系统分析。共振波长漂移表现出对周围折射率的优异线性依赖关系，灵敏度则从线性拟合曲线的斜率中提取得出。结果表明，通过几何优化可展现出强大的性能可调性。在所支持的模式中，最高灵敏度在模式 5 处达到 975 nm/RIU，而最窄线宽则在模式 5 处带来最高的品质因数 (FOM)，为 139.28。电场分布证实了导致多重法诺响应的混合等离激元 - 腔模式的形成。得益于其高灵敏度、超高品质因数及多模特性，该传感器在高分辨率生化及环境折射率传感方面展现出巨大潜力。