Geminiaturiseerde sensoren gemonteerd op optische vezels worden algemeen erkend als een belangrijke toekomstige oplossing voor onmiddellijke en point-of-care medische diagnose en inspectie van landbouwproducten op locatie. Plasmonische apparaten op de platte eindvlakken van single-mode vezels maken optimaal gebruik van de handige en snelle bedieningsmogelijkheden van glasvezelapparaten. Ze kunnen direct in minuscule monsters worden gedompeld of met minimale invasie worden ingebracht.

De meeste apparaten van dit type zijn echter beperkt door lage resonantiekwaliteitsfactoren (Q) of lage koppelingsefficiënties bij het koppelen van de plasmonen en de vezelgeleide lichtgolven. Dientengevolge is de signaal-ruisverhouding (SNR) van de detectie van brekingsindexveranderingen ver achtergebleven bij de tegenhangers van vrije ruimte-optica of zijkoppelingsgolfgeleiders, waardoor SPR-apparaten met glasvezeluiteinden niet voldoen aan de vereisten van echte toepassingen waarbij de doelconcentraties zijn vaak laag.

Een team van wetenschappers, geleid door prof. Tian Yang van de Shanghai Jiao Tong University, heeft opmerkelijke vooruitgang geboekt in het ontwerp van apparaten, fabricagetechnologie en SNR van oppervlakteplasmonpolariton (SPP) -detectieapparaten op de eindfacetten van single-mode optische vezels. Dit werk is gepubliceerd in Light:Advanced Manufacturing , getiteld "Een quasi-3D fano-resonantieholte op het uiteinde van een optische vezel voor een dip-and-read-plasmondetectie met een hoge signaal-ruisverhouding."

Op basis van hun eerdere werk aan SPP-kristalmicroholtes, gebruikten de onderzoekers een hybride structuur die Fano-resonantie produceert tussen de SPP-holte en een Fabry-Pérot-etalon. Het SPP-kristal bestaat uit periodieke nanospleetarrays in een dunne gouden film. De SPP-holte bestaat uit een on-SPP-bandgebied dat in het midden zit en uitgelijnd is met de vezelkern, en een binnen-SPP-bandgapgebied, dat zich in de omgeving bevindt. Het on-SPP-bandgebied zet het normaal invallende licht om in geleide golven op een tweede-orde SPP-band via het roosterkoppelingseffect. Ten slotte wordt de vezelgeleide lichtgolf omgezet in een oscillerende SPP-oppervlaktegolf aan de kant van de waterige oplossing van de SPP-holte, met behulp van het FP-etalon als intermediair, zodat hoge Q's en hoge koppelingsefficiënties kunnen worden bereikt.

Arrays van de Fano-resonantiestructuren werden eerst gefabriceerd op vlakke glassubstraten, vervolgens overgebracht naar de vlakke vezeleindfacetten en gefixeerd met UV-lijm. De interface tussen de apparaten en de glassubstraten moet een lage hechting hebben om de kwaliteit en het succespercentage van het overdrachtsproces te garanderen. Tegelijkertijd moet deze interface efficiënte tunneling mogelijk maken tussen de optische velden in het etalon en de SPP's aan de kant van de waterige oplossing. Voor dit doel hebben de auteurs een nanocap-interface uitgevonden waarin een paar nanometer dikke metalen laag de uitstekende diëlektrische nano-spleten bedekt.

De vezelsondes werden geïnstalleerd in standaard glasvezelconnectoren en gebruikt om de verandering van de brekingsindex en fysieke adsorptie van runderserumalbumine te volgen. De testresultaten tonen aan dat de geluidsequivalente detectielimiet van deze fiber-tip SPR-sensoren de 10 ^-7 bereikt RIU-niveau. Het is drie ordes van grootte lager dan apparaten in zijn soort die gebaseerd zijn op verschillende ontwerpbenaderingen en is al vergelijkbaar met commerciële SPR-instrumenten op basis van prismakoppeling. + Verder verkennen

Onderzoeksteam ontwikkelt ultrabreedband edge coupler voor zeer efficiënte tweede harmonische generatie