含有银纳米膜的棱镜中光束古斯-汉欣位移效应研究
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作者:
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(1.南开大学电子信息与光学工程学院 现代光学研究所,天津 300350; 2.中国科学院国家 天文台南京天文光学技术研究所,南京 210042)

作者简介:

陈平(1971-),女,天津人,博士,研究员, 研究领域为生物医学光子学、SPR微流控光电子功能器件.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:


The Goos-Hnchen shift from the prisms structure coated with silver nanofilm
Author:
Affiliation:

(1.Institute of Modern Optics,College of Electronic Information and Optical Eng ineering,NankaiUniversity,Tianjin 300350,China; 2.Nanjing Institute of Astron omical Optics & Technology,National Astronomical Observatories,Nanjing 210042,Ch ina)

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    摘要:

    古斯-汉欣位移是一种灵敏度极高的折射率测量办法,在温度、压力传感等方面有 巨大的应用潜力, 但测量精度要求较高。为解决测量的困难和提高古斯-汉兴测量精度,本文设计了一种棱镜 -银纳米膜界面层, 搭建了一套可测量多偏振态多角度古斯-汉兴位移的测量装置,以此测量了棱镜-空气和棱 镜-银纳米膜不同 界面的光束的古斯-汉欣位移,并对其物理机制进行了探讨。实验结果显示棱镜-空气界面 的古斯-汉欣位移 平均值是2.7 μm,棱镜-银纳米膜界面的古斯-汉欣位移平均值是 27.7 μm,比棱镜-空气界面的位移增大了 约10倍。使用COMSOL multiphysics软件模拟了棱镜-银纳米膜以及 棱镜-空气界面的电场分布,对比棱镜- 空气的情况,表明在消逝场作用下,银纳米颗粒表面形成了较强光场分布,光场方向沿入射 光电场振动方 向;银颗粒表面光场和消逝场的叠加使得消逝场增强,从而导致棱镜-银纳米膜界面的古斯 -汉欣位移增大。 本工作为提高基于古斯-汉欣位移效应的生物传感器的灵敏度提供了一个可供选择的手段。

    Abstract:

    TheGoos-Hnchenshiftis a highly sensitive refractive indexmeasuremen t method,which has great application potential in temperature and pressure sensing,but has hig h requirements for measurement accuracy.In order to solve the measurement difficulties and improve the measurement accuracy of Goos-Hnchen,Inthis paper,wedesigna prism-silver nanof ilminterface layer and builda measuring device that can measure multi-polarization state and multi-angle Goo s-Hnchenshift.The Goos-Hnchenshift of the beam at different interfaces of prism-air and prism-silver nanofilm was measured and its physical mechanism was discussed.The experimental results show that the average Goos-Hnchen shift at the prism-air and the silver nanofilm interfa ces are 2.7μm and 27.7μm, respectively.The Goos-Hnchen shift at the silver nanofilm interface isenhancedmore than 10times compared with that atthe prism-air interface.The electric field distribution a t the prism-silver nanofilminterfaceandprism-airinterface was simulated using C OMSOL multiphysics software.Theoretical analysis demonstratesthat the strong local field generated by the silver nanopar ticles enhances the evanescent field,which contributes tothe improvementof the Goos-Hnc hen shift at the prism-silver nanofilm interface.The research work provides analternativestrategyfor improving the sensitivityof thosebiosensorsbased on the Goos-Hnchenshift eff ect.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

王云飞,周晓迪,陈平,肖东,韩建.含有银纳米膜的棱镜中光束古斯-汉欣位移效应研究[J].光电子激光,2019,30(6):659~664

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  • 收稿日期:2018-12-15
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  • 在线发布日期: 2019-06-28
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