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生物传感是现代科技的前沿技术之一，20世纪90年代至今，随着生物技术的迅速发展，生物传感器的研究速度、规模和种类令人瞩目，成为现代生物技术的重要领域之一。表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)作为其中一种重要的传感技术，因其无需进行样品标记、能够实时监测生物分子之间相互作用，近年来发展迅速，成为生物分子检测的有力工具；与表面等离共振技术类似，具有高灵敏度的表面波传感技术目前也受到了很大重视，所以研究表面等离子体共振与表面波传感技术具有重要的意义。本文主要工作与创新点如下：
1.根据菲涅耳理论与转移矩阵方法，自行编写程序计算分析了单层金属膜、双层金属膜的传感芯片的传感特性；计算分析了长程表面等离子体的特点，并研究了其传感器特性。
2.利用严格耦合波分析的方法研究了棱镜耦合的表面波传感芯片的特性与光栅调制的表面波传感芯片的特性。自行设计了可以加工的表面波传感芯片结构参数与材料参数，利用转移矩阵的方法计算了一维光子晶体结构的能带结构特性。辅助布拉格光栅的加入导致表面波模式的分裂，在模式色散图上形成一定宽度的禁带。研究发现基于棱镜耦合的表面波传感芯片虽然灵敏度比较低，但是共振峰半高宽远远窄于SPR传感芯片，所以依然能够实现高灵敏度的传感。
3.系统的研究了光栅耦合的表面波传感芯片的传感特性，并研究了光栅参数对传感特性的影响。在优化的一维光子晶体的基础上，经过优化光栅的参数，我们得到了灵敏度为200deg/RIU表面波传感芯片，这是目前计算得到的最高灵敏度的表面波传感芯片结构，并且该灵敏度值与SPR传感芯片的灵敏度值相当。研究还发现，小占空比是实现高灵敏的表面波传感芯片设计的关键；在小占空比的条件下，光栅形貌对传感芯片的性能影响很小。这对制作该类型的传感器芯片的实验工作有一定的指导意义。
4.设计、制作了简单的SPR传感器芯片与表面波传感器芯片；搭建了传感器的测试系统，测试了50nm金膜的SPR传感芯片的角度反射谱。测试得到的曲线与理论计算结果较吻合。