Chinese Optics Letters 2021年第10期封面论文：
Chao Liu, Jingwei Lü, Wei Liu, Famei Wang, and Paul K. Chu. Overview of refractive index sensors comprising photonic crystal fibers based on the surface plasmon resonance effect [Invited]. Chinese Optics Letters, 2021, 19(10): 102202.
东北石油大学刘超教授课题组在Chinese Optics Letters 2021年第19卷第10期上发表综述论文(C. Liu, et al., Overview of refractive index sensors comprising photonic crystal fibers based on the surface plasmon resonance effect [Invited])，介绍了光子晶体光纤表面等离子体共振（SPR）传感器的研究现状，讨论了SPR效应的物理机制，总结了光子晶体光纤SPR传感器的理论模拟方法和典型研究成果，归纳了光子晶体光纤SPR折射率传感器研究所面临的挑战和未来发展的前景。
表面等离子体共振(Surface plasmon resonance, SPR)是纳米金属薄膜表面自由电子与光子相互作用而产生的一种谐振吸收现象，是光子与电子微观相互作用在宏观能量上的体现。表面等离子体纳米材料与光纤的集成化构成的新型光纤SPR传感器，其设计、制作和应用涉及材料学、光学、化学等多个学科的交叉融合，是最为诱人的研究领域之一。
近年来，光子晶体光纤SPR传感器凭借其优异的传感性能在生物、化学、医学等诸多领域展现出巨大应用潜力，而成为国际光学领域前沿研究热点之一, 其典型结构如图1所示。与传统单模光纤相比，光子晶体光纤具有单模工作波长范围宽、模场面积大和色散整体可控性好等突出优点。最近，许多结构新颖、功能独特的光子晶体光纤SPR传感结构被相继提出，并开展了大量的基础理论研究工作，研究思路主要集中在如下三方面：(1)拓宽RI探测范围；(2)调节共振波长；(3)提高传感灵敏度。
图1 光子晶体光纤表面等离子体共振传感结构示意图
目前，有限元法是计算光子晶体光纤SPR传感器光学特性最常用的方法。利用该方法，科研人员对不同结构的光子晶体光纤SPR传感器进行了设计和数值计算，包括侧边抛磨型、包层双开口环型、双光纤束型、液体填充包层型，其目的是通过设计优化模型来预测传感器的性能。该综述从折射率检测范围、共振波长调控范围以及灵敏度三个视角，介绍了多种光子晶体光纤SPR传感器的理论模型及其传感特性，对其制备和性能进行了说明和比较，并分析了该领域所面临的机遇、挑战和发展前景。
理论计算表明，光子晶体光纤SPR传感器的性能显著依赖于空气孔尺寸及其间距、等离子体纳米材料厚度和纤芯直径等参数。虽然光子晶体光纤SPR传感器在理论和实验方面取得了长足进展，但传感器的制作，特别是如何在光子晶体光纤空气孔内壁上沉积高质量的等离子体纳米材料成为制约其发展的最大瓶颈。
尽管可通过高压化学气相沉积、高温压力注入和压力辅助熔接技术将等离子体纳米材料填充到空气孔通道内，但从制造角度来看，这些方法工艺复杂、技术难度大。因此，急需研制和开发简单高效的等离子体材料制备方法和技术。
该文章综述了光子晶体光纤SPR折射率传感器的研究现状，指出在众多的传感结构中，D型光子晶体光纤SPR传感器可通过侧边抛磨方法进行微加工，其制作工艺相对简单，更具应用潜力。另外，可通过物理沉积方法，如：射频/直流磁控溅射、电子束蒸发以及化学合成等方法将等离子体纳米薄膜沉积于D型光子晶体光纤表面。等离子体敏感层涂覆在光子晶体光纤纤芯附近，能够促进其与分析物间的相互作用，从而提高传感性能。
光子晶体光纤SPR传感器的加工制作涉及光纤制作和等离子体纳米材料制备两个方面。随着光子晶体光纤制造工艺、技术以及后续处理技术的迅猛发展，挤压、铸造/成型、机械钻孔和堆叠拉拔等技术将获得实质性发展。未来，光子晶体光纤SPR传感器有望在温度、应变、磁场、人体IgG和细胞浓度等领域展现出巨大应用前景。该综述指出，未来的研究可专注于石墨烯、MoS2和其他具有独特物理性能二维等离子体材料与光子晶体光纤的结合。可以预见，光子晶体光纤SPR传感领域充满活力，深入的基础理论研究和技术进步将加速其实用化和商业化发展。
刘超，博士，东北石油大学物理与电子工程学院教授，博士生导师。2008年毕业于哈尔滨工业大学材料物理与化学专业获博士学位，西澳大学和香港城市大学访问学者，曾入选黑龙江省新世纪优秀人才支持计划、黑龙江省省属本科高校战略后备人才支持计划。目前主要从事光纤传感、纳米功能材料研究，在Nanomaterials、Opt. Exp.、Opt. Mater. Exp.、Res. Phys.、Appl. Surf. Sci.、IEEE Photon. Technol. Lett.等国际学术期刊发表论文80余篇。
吕靖薇，博士，东北石油大学物理与电子工程学院讲师，硕士生导师。2018年获得东北石油大学化学工程与技术专业博士学位，加拿大阿尔伯塔大学博士后。目前主要从事纳米光子学材料与器件研究，在Nanomaterials、Opt. Mater. Exp.、Opt. Mater.、Appl. Opt.等国际学术期刊发表论文30余篇。
[1] Xianbin Wang, Hongchang Deng, and Libo Yuan. High sensitivity cascaded helical-core fiber SPR sensors. Chinese Optics Letters, 2021, 19(9): 091201.
[2] Yangwu Li, Hua Lu, Jiadeng Zheng, Shichang Li, Xiao Xuan, and Jianlin Zhao. Perfect light absorption in monolayer MoS2 empowered by optical Tamm states. Chinese Optics Letters, 2021, 19(10): 103801.
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