●第1章 緒論 1
1.1 表面等離子體共振簡介 1
1.2 SPR傳感技術的研究 4
1.2.1 SPR傳感的原理 4
1.2.2 SPR傳感的檢測方式 4
1.2.3 SPR傳感的研究與應用 6
1.2.4 SPR波導傳感技術的研究意義 7
第2章 SPR波導傳感器件設計理論基礎 8
2.1 SPR的激發方式與色散關繫 8
2.2 仿真方法 10
2.2.1 轉移矩陣法 10
2.2.2&emsp法 13
2.3 靈敏度分析 15
2.4 本章小結 16
第3章 光自旋霍爾效應 17
3.1 光自旋霍爾效應的研究背景及意義 17
3.2 光自旋霍爾效應的研究進展 18
3.2.1 光自旋霍爾效應的簡介 18
3.2.2 光自旋霍爾效應的研究進展 19
3.3 磁光光自旋霍爾效應的檢測方法 20
3.3.1 光自旋霍爾效應的弱測量放大裝置 20
3.3.2 光自旋霍爾效應的弱測量放大原理 21
第4章 磁光光自旋霍爾效應的理論和實驗研究方法 23
4.1 磁光光自旋霍爾效應簡介 23
4.2 磁光光自旋霍爾效應反射繫數的計算方法 24
4.2.1 磁光轉移矩陣法 24
4.2.2 磁光光自旋霍爾效應法 28
4.3 磁光光自旋霍爾效應自旋橫移的計算方法 30
4.4 磁光光自旋霍爾效應傳感的靈敏度分析 31
4.5 本章小結 32
第5章 多層光波導折射率傳感 34
5.1 基於金屬-絕緣體-金屬波導的折射率傳感 34
5.2 基於模式干涉的五層平板波導折射率傳感 39
5.2.1 引言 39
5.2.2 設計分析方法 39
5.2.3 仿真結果及討論 41
5.2.4 傳感特性 42
5.3 用於甲烷檢測的一維光子晶體磁等離子體傳感 44
5.3.1 引言 44
5.3.2 模型和模擬方法 45
5.3.3 仿真結果及討論 47
5.4 基於雙負材料稜鏡-波導耦合繫統的折射率傳感 50
5.4.1 引言 50
5.4.2 模型與理論分析 51
5.4.3 仿真及討論 52
5.5 各向異性超材料金屬包層光波導傳感器 55
5.5.1 引言 55
5.5.2 模型與分析 56
5.5.3 仿真結果及討論 57
5.6 本章小結 60
第6章 基於光波導器件的折射率傳感 62
6.1 基於硅波導的定向耦合折射率傳感器 62
6.2 基於硅波導熱光檢測機理的定向耦合生物傳感器 68
6.2.1 生物傳感機理、理論分析和計算結果 69
6.2.2 仿真結果與分析 71
6.2.3 制作方法及繫統等效電路 73
6.3 基於絕緣體上硅薄膜(SOI)波導熱光效應的MZI折射率傳感器 75
6.3.1 引言 75
6.3.2 傳感機理、理論分析與討論 76
6.4 基於混合硅/聚合物波導的MZI折射率傳感 79
6.4.1 引言 79
6.4.2 傳感模型及電路設計 80
6.5 本章小結 84
第7章 磁光表面等離子體波導的傳感特性研究 85
7.1 磁光表面等離子體共振簡介 85
7.1.1 磁光效應 85
7.1.2 磁光表面等離子體共振 87
7.2 摻鈰釔鐵石榴石MOSPR波導的傳感特性研究 89
7.2.1 摻鈰釔鐵石榴石MOSPR波導的結構設計 89
7.2.2 摻鈰釔鐵石榴石MOSPR波導的傳感性能測試 91
7.3 基於磁光Tamm態的磁光波導的傳感特性研究 94
7.3.1 磁光Tamm態簡介 94
7.3.2 磁光Tamm態波導的傳感結構設計 95
7.3.3 磁光Tamm態波導的傳感性能分析 100
7.4 本章小結 102
第8章 SPR增強光自旋霍爾效應及其傳感特性 103
8.1 光自旋霍爾效應的弱測量 103
8.1.1 光自旋霍爾效應的弱測量實驗 103
8.1.2 光自旋霍爾效應的弱測量放大原理 104
8.2 含石墨烯-MoS2異質結波導的SHEL傳感特性研究 106
8.2.1 含石墨烯-MoS2異質結波導的SHEL傳感結構設計 107
8.2.2 含石墨烯-MoS2異質結波導的SHEL傳感性能分析 109
8.3 太赫茲石墨烯波導的傳感特性研究 112
8.4 本章小結 116
第9章 表面等離子體共振增強的磁光光自旋霍爾效應 117
9.1 表面等離子體共振簡介 117
9.2 基於磁光雙金屬薄膜的磁光光自旋霍爾效應的結構設計 118
9.3 仿真計算及結果分析 120
9.3.1 仿真計算 120
9.3.2 仿真結果分析 123
9.4 基於表面等離子體共振增強的磁光光自旋霍爾效應折射率傳感設計 125
9.5 本章小結 127
第10章 磁光光自旋霍爾效應的液體折射率傳感 128
10.1 磁光光自旋霍爾效應液體折射率傳感繫統的仿真設計 128
10.1.1 磁光傳感芯片的材料與結構設計 128
10.1.2 傳感繫統很好參數的優化 129
10.2 磁光傳感芯片樣品的制備 132
10.3 磁光光自旋霍爾效應的液體折射率傳感實驗 133
10.3.1 磁光光自旋霍爾效應的實驗光路及優化 133
10.3.2 磁光光自旋霍爾效應液體折射率傳感實驗結果及誤差分析 135
10.4 基於磁光介質薄膜中的光自旋霍爾效應的磁場傳感 137
10.4.1 樣品結構與參數選擇 137
10.4.2 仿真分析及磁場傳感 138
10.4.3 實驗驗證 141
10.5 本章小結 143
第11章 熱光效應調控的磁光光自旋霍爾效應及其傳感特性 145
11.1 熱光效應器件及熱光相變材料簡介 145
11.1.1 熱光效應器件簡介 146
11.1.2 熱光相變材料簡介 146
11.2 熱光光自旋霍爾效應的實驗設計 147
11.3 熱光光自旋霍爾效應實驗及結果分析 149
11.3.1 熱光光自旋霍爾效應實驗 149
11.3.2 熱光光自旋霍爾效應實驗結果分析 150
11.4 基於磁光-熱光二維調控的光自旋霍爾效應及其傳感設計 152
11.5 本章小結 154
第12章 基於光自旋霍爾效應的手性分子鋻別方法 156
12.1 手性分子簡介 156
12.2 基於一維光子晶體的手性分子鋻別方法 156
12.2.1 結構設計原理 156
12.2.2 TiO2(Si Al2O3 Si)4 TiO2 161
12.2.3 Al2O3(SiO2 TiO2 SiO2)7Al2O3 162
12.2.4 SF11(MgF2 TiO2MgF2)6 SF11 162
12.2.5 結果分析及優化 163
12.3 基於磁光薄膜的手性分子傳感 164
12.3.1 引言 164
12.3.2 理論分析 165
12.3.3 仿真和實驗 167
12.4 本章小結 172
參考文獻 174

本書以微納光學傳感機理與技術為基礎，繫統總結了作者十餘年來在微納光學傳感領域的研究成果。內容涵蓋各類基於表面等離子體諧振（SPR）波導、定向耦合器、馬赫-澤德干涉儀（MZI）與光子晶體的新型傳感器件及技術的仿真、設計和應用方案。這些微納光學傳感機理的提出拓展了一些嶄新物理現像的應用領域。同時，這類具有新型物理機理的微納光學傳感技術能夠實現傳統光學傳感器件無法達到的高靈敏度、高靈活性、低成本和小型化。