基于聚合物悬挂波导的可见光波段集成型传感器的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61377023
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0502.光子与光电子器件
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Currently substantial focus is directed towards research in life sciences. The complexity of such systems is continually driving the advancement for information technologies to sense specific environments and relay information to an end user. As a result, a new frontier of next generation bio-sensors is emerging from the fusion of modern optoelectronics, material sciences, and biomedicine. Miniaturization and intelligent sensing are two characteristics of future biosensors.Recently, there has been significant interest in developing new classes of optical biosensors based on waveguides at visible wavelength. The aim of this project is to develope sensors with compact size, high sensitivity,and manufacturing scalability.We will design and fabricate advanced sensors working at visible wavelength range. Specifically, the project will include the following parts:(1)The novel waveguide structures such as the supsended waveguides, slot waveguides will be used to increase the propability of the optical field interacts with the analytes. Thus ,the sensitivity for the sensing unit could be increased. (2)A unique one-dimensional photonic crystal nanobeam cavity is introduced to sensing unit since such structure shows significantly strong light-matter interaction. Metal nanoparticles can be incorporated into cavities to provide further enhancement to the fields. (3)Develop a new way to detect the output power instead of the spectrum. By cascading filter units after the sensing unit, we can detect the optical power instead of the specturm. Thus, we can avoid to use the expensive spectrum analyzer.(4) Fabricate and characterize the sensors with sensing unit,power splitters, filtering unit and also the detector on one chip.
对可见光波段的集成光子传感器的研究有着重要的科学意义和广泛的应用前景。本项目以基于聚合物悬挂波导的可见光波段集成型传感系统为研究主题,主要研究: (1)利用具有倏逝场增强效应的悬挂波导等新型纳米光波导结构提高灵敏度;(2)探索作为传感单元的纳米梁腔中光场与物质的相互作用机理,结合纳米槽、金属纳米颗粒,通过强局域场增加光场与待测物质相互作用,提高传感灵敏度;(3) 开展强度探测取代频谱探测的研究,提出在传感单元之后级联分区波导滤波器,再集成波导型探测器的方案,避免采用光谱仪;(4)解决硅基光子传感单元与分束耦合、滤波单元、探测单元等各功能单元器件集成问题以及芯片上不同功能器件的性能干扰与退化问题。最终研制出针对可见光工作波段的强度探测型光波导生物传感芯片及阵列,为实现高灵敏度集成光波导生物传感器的微型化、集成化、多功能化、便携化打下良好的理论和实验基础。

结项摘要

对集成光子传感器的研究有着重要的科学意义和广泛的应用前景。本项目以基于悬挂波导的集成型传感系统为研究主题,主要研究内容及成果包括: (1)利用具有倏逝场增强效应的悬挂波导等新型纳米光波导结构提高灵敏度;(2)研究了作为传感单元的纳米梁腔中光场与物质的相互作用机理。提出了纳米梁腔结合纳米槽,通过强局域场增加光场与待测物质相互作用,提高传感灵敏度的方案;(3) 开展强度探测取代频谱探测的研究,提出在传感单元之后级联分区波导滤波器,再集成波导型探测器的方案,避免采用光谱仪;(4)解决硅基光子传感单元与分束耦合、滤波单元、微流通道等各功能单元器件集成问题以及芯片上不同功能器件的性能干扰与退化问题。最终制作并测试了集成光波导生物传感芯片,为实现高灵敏度集成光波导生物传感器的微型化、集成化、多功能化、便携化打下良好的理论和实验基础。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Variable optical attenuator based on a reflective Mach-Zehnder interferometer
基于反射式马赫曾德干涉仪的可变光衰减器
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2015.10.041
  • 发表时间:
    2016-02-15
  • 期刊:
    OPTICS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Chen, Sitao;Shi, Yaocheng;Dai, Daoxin
  • 通讯作者:
    Dai, Daoxin
Dual-mode waveguide crossing utilizing taper-assisted multimode-interference couplers
利用锥形辅助多模干涉耦合器的双模波导交叉
  • DOI:
    10.1364/ol.41.005381
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    OPTICS LETTERS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Xu Hongnan;Shi Yaocheng
  • 通讯作者:
    Shi Yaocheng
Fabrication of High Precision Self-Aligned V-Grooves Integrated on Silica-on-Silicon Chips
  • DOI:
    10.1109/lpt.2014.2316800
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Ieee Photonics Technology Letters
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Shi Yaocheng;Zhang Lei;Chen Pengxin;He Sailing
  • 通讯作者:
    He Sailing
High sensitivity temperature sensor based on cascaded silicon photonic crystal nanobeam cavities
基于级联硅光子晶体纳米束腔的高灵敏度温度传感器
  • DOI:
    10.1364/oe.24.023037
  • 发表时间:
    2016-10-03
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang, Yuguang;Liu, Penghao;Shi, Yaocheng
  • 通讯作者:
    Shi, Yaocheng
Ultra-compact and highly efficient polarization rotator utilizing multi-mode waveguides
利用多模波导的超紧凑、高效偏振旋转器
  • DOI:
    10.1364/ol.42.000771
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Optics Letters
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Xu Hongnan;Shi Yaocheng
  • 通讯作者:
    Shi Yaocheng

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其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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