广西类脑计算与智能芯片重点实验室(BCIC)朱君教授团队在光学领域的国际学术期刊《Optics Express》（中科院升级版二区，JCR Q2）刊发了题为——《Optical-fibre characteristics based on Fano resonances and sensor application in blood glucose detection》的最新研究成果。

论文简介

本文提出了一种基于SPPs的Fano共振的光学传感纤维，该结构由一根C形和矩形腔连通的耦合光纤（CF）与一根含有半圆谐振的主光纤(MF)耦合而成。入射光经过主光纤时沿着金属-介质边界激发SPPs，由于耦合作用，在谐振腔处的SPPs引起Fano共振。研究结果表明，我们设计的光学纤维传感器可以通过调整结构和几何参数灵活的调谐Fano共振的个数来优化传感性能。电磁场形成的洛伦兹共振线谱的FWHM分别达到23nm和24nm。Fano共振的波长随折射率的改变发生偏移，能实现传感检测的目的，最高灵敏度达1770nm/RIU。最后，将所设计的光学纤维传感器成功的用于人体的血糖含量的检测研究。我们的研究工作为光学纤维在电磁开关和传感领域有广阔的应用前景。

主要工作

（1）提出三种不同的结构，能实现多重Fano共振传感，并具有良好的传感性能，选取合适本文应用研究的结构，如图1所示。

图1 不同结构的传感性能对比

（2）对结构进行几何参数的分析优化，并将其用于传感检测的理论研究。研究表明，该传感器共振波长与待测样品的折射率具有良好的线性关系（图2所示），灵敏度最高达到1770 nm/RIU。与一些同行比较，本研究的灵敏度较高。

图2 光学纤维传感器模拟测试不同折射率的样品情况：（a）透射光谱随折射率的变化情况（b）共振波长与折射率的拟合变化关系

（3）将传感器用于血糖的传感研究。对Dip III的共振波长和葡萄糖的浓度分别与折射率进行线性拟合，得到的关系式分别为,.通过这两个关系式可以建立起透射光谱和浓度的关系，有望实现对人体血糖含量无创伤的检测。

图3 不同浓度的葡萄溶液（a）透射光谱（b）拟合直线和实际测量关系

结论

所提出的光学纤维传感器可以根据研究需要通过调谐耦合光纤上的矩形的参数产生多重Fano共振并进行选择。优化后的传感器的电磁场总能量形成了尖锐的洛伦兹共振峰，最高分辨率达到23nm, 具有应用于电磁开光的潜价值。传感器的透射光谱形成的3重Fano共振的三个共振峰值分别达到0.794、0.566和0.871，最大灵敏度达到1770nm/RIU。研究表明通过共振波长与浓度和折射率三者之间的关系快速准确的计算出葡萄糖的浓度，并有望用于血糖无创检测，为光学纤维和医学检测诊断创新提供了一些新思路。

原文链接：https://doi.org/10.1364/OE.463427