Sensores miniaturizados montados em fibras ópticas são amplamente reconhecidos como uma importante solução futura para diagnóstico médico instantâneo e no local de atendimento e inspeção de produtos agrícolas no local. Os dispositivos plasmônicos nas extremidades planas das fibras monomodo usam ao máximo as capacidades de operação convenientes e rápidas dos dispositivos de fibra óptica. Eles podem ser mergulhados diretamente em amostras minúsculas ou inseridos com invasão mínima.
No entanto, a maioria dos dispositivos deste tipo tem sido limitada por fatores de baixa qualidade de ressonância (Q) ou baixa eficiência de acoplamento ao acoplar os plasmons e as ondas de luz guiadas por fibra. Consequentemente, a relação sinal-ruído (SNR) da detecção de alteração do índice de refração ficou muito atrás da óptica de espaço livre ou contrapartes de guia de onda de acoplamento lateral, impedindo que os dispositivos SPR de ponta de fibra atendam aos requisitos de aplicações reais onde as concentrações alvo muitas vezes são baixos.

Uma equipe de cientistas, liderada pelo Prof. Tian Yang da Shanghai Jiao Tong University, relatou um progresso notável no projeto de dispositivos, tecnologia de fabricação e SNR de dispositivos de detecção de polariton de plasmon de superfície (SPP) nas facetas finais de fibras ópticas monomodo. Este trabalho foi publicado em Light:Advanced Manufacturing , intitulado "Uma cavidade de ressonância de fano quasi-3D na faceta de extremidade de fibra óptica para detecção de plasmon de superfície de imersão e leitura de alta relação sinal-ruído".

Com base em seu trabalho anterior em microcavidades de cristal SPP, os pesquisadores usaram uma estrutura híbrida que produz ressonância Fano entre a cavidade SPP e um etalon de Fabry-Pérot. O cristal SPP compreende matrizes periódicas de nano-fendas em um fino filme de ouro. A cavidade SPP consiste em uma região na banda SPP que fica no centro e se alinha com o núcleo da fibra e uma região dentro da banda SPP, que fica nos arredores. A região na banda SPP converte a luz normalmente incidente em ondas guiadas em uma banda SPP de segunda ordem através do efeito de acoplamento de grade. Finalmente, a onda de luz guiada por fibra é convertida em uma onda de superfície SPP oscilante no lado da solução aquosa da cavidade SPP, usando o F-P etalon como intermediário para que altos Qs e altas eficiências de acoplamento possam ser alcançadas.

• 
• 

Matrizes das estruturas de Fano-ressonância foram fabricadas primeiro em substratos de vidro plano, depois transferidas para as faces finais da fibra plana e fixadas por cola UV. A interface entre os dispositivos e os substratos de vidro deve ter baixa adesão para garantir a qualidade e o índice de sucesso do processo de transferência. Ao mesmo tempo, esta interface deve permitir um tunelamento eficiente entre os campos ópticos no etalon e os SPPs no lado da solução aquosa. Para este propósito, os autores inventaram uma interface nanocap na qual uma camada de metal de alguns nanômetros de espessura cobre as nano-fendas dielétricas salientes.

As sondas de fibra foram instaladas em conectores de fibra óptica padrão e usadas para monitorar a mudança do índice de refração e a adsorção física da albumina sérica bovina. Os resultados do teste mostram que o limite de detecção de ruído equivalente desses sensores SPR de ponta de fibra atinge 10 ^-7 nível RIU. É três ordens de grandeza menor do que dispositivos de seu tipo com base em diferentes abordagens de projeto e já é comparável a instrumentos SPR comerciais baseados em acoplamento de prisma. + Explorar mais

Equipe de pesquisa desenvolve acoplador de borda de banda ultralarga para geração de segundo harmônico altamente eficiente