（光学专业论文）金属薄膜厚度和光学常数测量及对称金属包覆波导振荡场传感器的研究.pdf

上海交通大学博士学位论文 金属薄膜厚度和光学常数测量 及对称金属包覆波导振荡场传感器的研究 摘要 随着现代科学技术的发展，特别是生命科学、临床医学等新兴科学的 发展，生物探测和传感所面临的挑战越来越大，对光学生物传感器的灵 敏度要求也越来越高。在研究了传统的基于迅衰场探测的光学传感器的 特点之后，我们提出了一种基于振荡场探测的对称金属包覆波导( s m c w ) 结构的传感器。 与普通的介质光波导不同的是，s m c w 采用金属薄膜作为波导的包覆 层，金属薄膜的厚度和光学常数的测量也成为一个重要的课题。厚度在 几十个纳米范围内的金属薄膜的厚度和光学常数通常采用衰减全反射 ( a t r ) 法进行测量。从表面等离子共振吸收峰的三个参数共振角熊豫，半 峰宽和反射率最小值r i 。出发会得到两组关于金属薄膜光学常数与厚 度的解。传统的测量方法认为，必须改变探测条件进行二次测量才能对 这两组解进行验算，找出真解。我们利用扩展的a t r 谱，即包括全反射 ( t i r ) 部分的a t r 谱，使用最基本的棱镜一金属薄膜结构，只用一次测量 就可以完全定金属薄膜的厚度和光学常数。其原理是引入一个新的参数 全反射时的反射率阶越变化2 t r ，根据欲是金属薄膜厚度的敏感函数 的性质，就可以确定所得到的两组解中的真解。 金属薄膜的特殊光学性质使得s m c w 具有普通的介质光波导所不同 的特点，如波导层厚度可以扩展到毫米量级，所激发的超高阶导模对波 导参数的变化非常灵敏以及模式无关等特性。基于s m c w 的以上特点， 我们提出了将样品注入到s m c w 的波导层中，利用激发的超高阶导模进 行测量，实现了振荡场光学传感器的构造。其特征是，处于波导层中的 上海交通人学博士学位论文 样品由功率较大振荡场进行探测；另外，作为探针的超高阶导模比普通 波导中的低阶模具有更高的灵敏度。理论分析表明，与现有的光学迅衰 场传感器相比，s m c w 振荡场传感器的灵敏度有- n 两个量级的提升。 我们通过实验对s m c w 传感器的性能作了验证。用不同浓度的n a c l 水溶液作为样品，在采用角度调制法时达到了4 2 4 0f i t i u 的灵敏度和7 3 1 0 6 r i u 的分辨率；在采用强度调制法时，实现了o 8 8 1 0 。6 r i u 的分 辨率。在测量样品的吸收时，我们使用了亚甲蓝溶液作为样品，探测分 辨率达到5 1 0 ，并且避免了亚甲蓝分子在波导表面的吸附效应所产生 的影响。 研究结果表明，s m c w 振荡场光学传感器具有简单的结构和极高的 灵敏度，在迅速发展的生物探测领域将有广阔的应用前景。 关键词：金属薄膜，光学常数，a t r ，s p r ，波导，生化传感器，对称 金属包覆波导，超高阶导模，灵敏度，折射率，吸收系数 i i 上海交通人学博上学位论文 d e t e r m i n a t i o no ft h i c k n e s sa n do p t i c a l c o n s t a n t so fm e t a lf i i 。m sa n d r e s e a r c ho f o s c i l l a t i n g f i e l ds e n s o r sb a s e do n s y m m e t r i c a lm e t a l c l a d ( a v e g u i d e a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o d e ms c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h e d e v e l o p m e n t o fe m e r g i n gs c i e n c es u c ha sl i f es c i e n c e sa n dc l i n i c a lm e d i c i n e ， t h eb i o l o g i c a ls u r v e ya n dt h es e n s i n gf a c eg r o w i n gc h a l l e n g e ，t h en e e df o r m o r es e n s i t i v eb i o s e n s o rh a si n c r e a s e dr a p i d l ya sw e l l a f t e rs t u d y i n gt h e c o n v e n t i o n a lb i o s e n s o r sb a s e do ne v a n e s c e n t f i e l ds e n s i n g ，as y m m e t r i c a l m e t a l 。c l a dw a v e g u i d e ( s m c w ) s e n s o rb a s e do no s c i l l a t i n g f i e l ds e n s i n gi s p r o p o s e d d i f f e r e n tf r o mt h ec o m m o nd i e l e c t r i cw a v e g u i d e ，t h ec l a d d i n gl a y e ro f s m c wi sc o n s t r u c t e db yt w ot h i nm e t a lf i l m s m e a s u r e m e n to ft h i c k n e s sa n d o p t i c a lc o n s t a n t so ft h i nm e t a lf i l m si sa l s oar e s e a r c hs u b je c to fo u ra r t i c l e a ne x t e n d e da t t e n u a t e dt o t a lr e f l e c t i o n ( a t r ) s p e c t r u m ，w h i c hc o n s i s t so fa s u r f a c ep l a s m o nr e s o n a n c e ( s p r ) d i pa n dat o t a li n t e r n a lr e f l e c t i o n ( t i r ) s t e p ，i su s e dt od e t e r m i n et h eo p t i c a lc o n s t a n ta n dt h et h i c k n e s so fat h i n m e t a lf i l ma ta g i v e nf r e q u e n c y i nt h ec o n v e n t i o n a lk r e t s c h m a n n c o n f i g u r a t i o n p r e v i o u sr e s e a r c hh a ss h o w nt h a tt w os e t so fs o l u t i o n sf o rt h e o p t i c a lc o n s t a n ta n dt h i c k n e s sc a nb eo b t a i n e df r o mas p rd i p ，a n dt h e a m b i g u i t ys h o u l db er e m o v e db yc a r r y i n go u ta n o t h e ra n g u l a rs c a np r o c e s so r i i i 上海交通大学博士学位论文 e m p l o y i n gam o r ec o m p l i c a t e ds t r u c t u r e h o w e v e r , w ef i n dt h a tt h et r u e s o l u t i o nc a nb es i m p l ys e l e c t e db yan e w p a r a m e t e rt h a td e n o t e st h et i rs t e p c h a n g e o u rm e t h o dc a na v o i dn o to n l yt h et r o u b l e sc a u s e db yt h e d o u b l e s c a n t e c h n i q u e s ，b u t a l s ot h ei n c r e a s e dd i f f i c u l t i e sd u et ot h e e x i s t e n c eo fa na d d i t i o n a lp o l y m e rf i l mi nas i n g l e s c a nm e t h o d d u et ot h es p e c i a lo p t i c a lp r o p e r t i e so ft h em e t a lf i l m ，t h ec h a r a c t e r i s t i c o fs m c wi s g r e a t l yd i f f e r e n tf r o mt h ec o m m o nd i e l e c t r i cw a v e g u i d ei n m a n ya s p e c t s ，s u c ha st h ew a v e g u i d el a y e rc a nb ee n l a r g e dt om i l l i m e t e r s c a l e ，t h eu l t r a h i g ho r d e rm o d e si ns m c wi sv e r ys e n s i t i v et or e f r a c t i v e c h a n g eo ft h ew a v e g u i d e ，a n dp r e s e n tp o l a r i z a t i o ni n d e p e n d e n c e t h e s e u n i q u ef e a t u r e se n a b l e u st of a b r i c a t ea no s c i l l a t i n g f i l e ds e n s o rb a s e do n s m c w t h e s a m p l e sa r ei n t r o d u c e di n t ot h ew a v e g u i d el a y e ra n dp r o b e db y t h eu l t r a - h i g ho r d e rm o d e s o w i n gt ot h ec o n c e n t r a t e dp o w e ri nt h es e n s i n g r e g i o na n dt h eu s eo fv e r ys e n s i t i v eu l t r a - h i g ho r d e rm o d e s ，t h es m c w s e n s o rg a i n sas e n s i t i v i t ye n h a n c e m e n to f1t o2o r d e r so f m a g n i t u d et h a nt h a t o ft h ep r e v i o u ss e n s o rs t r u c t u r e t ov e r i f yt h ep e r f o r m a n c eo ft h e p r o p o s e ds m c ws e n s o r , s e v e r a l e x p e r i m e n t sw i t hd i f f e r e n tm e a s u r e m e n ti n t e r r o g a t i o na r ec a r r i e do u t u s i n g t h en a c lw a t e rs o l u t i o n sa ss a m p l e s ，w eo b t a i na s e n s i t i v i t yo f4 2 4 。r i ua n d r e s o l u t i o no f7 3 10 r i u b ya p p l y i n ga na n g u l a ri n t e r r o g a t i o n ，a n da r e s o l u t i o no fo 8 8 1 0 o 砌ub ya p p l y i n ga ni n t e n s i t yi n t e r r o g a t i o n w h e n e m p l o y e da sa na b s o r p t i o ns e n s o r , w i t ht h em e t h y l e n eb l u es o l u t i o n sa s s a m p l e s ，t h es m c w s t r u c t u r ea c h i e v e sar e s o l u t i o no f 5 10 石a n da v o i d e s t h es u r f a c ea d s o r p t i o ne f f e c to fm e t h y l e n eb l u es o l u t i o n s i ti sd e m o n s t r a t e db o t ht h e o r e t i c a l l ya n de x p e r i m e n t a l l yt h a tt h es m c w s e n o rb a s e do no s c i l l a t i n g - f i l e ds e n s i n gi sm o r es e n s i t i v ea n de a s yf a b r i c a t e d ， 上海交通大学博士学位论文 a n dh a st h ep o t e n t i a la p p l i c a t i o n si nh i g hs e n s i t i v i t y , l o wc o s ta n da c c u r a t e b i o s e n s i n gs c i e n c e k e y w o r d s ：m e t a lf i l m ，o p t i c a lc o n s t a n t s ，a t r ，s p r ，w a v e g u i d e ，b i o s e n s o r , s y m m e t r i c a lm e t a l c l a dw a v e g u i d e ，s e n s i t i v i t y , r e s o l u t i o n ，r e f r a c t i v ei n d e x ， a b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t v 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 碑噜 日期：研年z 月叩日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 ? 不保密曰。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 砸以 日期：w 铲月叼日 缕 泊 勰 岬 勒 堋 名 少怍j 徘十 教 肌 韶 蝴 群 日 上海交通大学博士学位论文 第一章综述 1 1 金属薄膜光学常数和厚度测量的研究背景 光学薄膜技术起源于1 9 世纪末，经过一个多世纪的发展，已经较为成熟，并有着十分完善 的理论基础。特别是近几十年来，随着微电子器件，光电器件，生物传感器件等新技术的不断涌 现和蓬勃发展，薄膜技术不仅广泛地应用于传统的光学工程领域，而且也越来越广泛地应用于微 电子技术，通讯工程，生物工程，宇航工程，医学工程等不同领域【1 】【2 】。 薄膜技术包括薄膜材料的研究，薄膜的制备和薄膜的检测三个方而。光学薄膜应用的前提是 能够制备高质量的、稳定的薄膜，在此基础上，光学薄膜设计的前提是能够准确测量膜层的光学 常数。山于薄膜的厚度和光学参数在很大程度上决定了器件的光学性能，因此，准确地测量薄膜 的厚度和光学常数在薄膜的制备和应用中起着关键的作用。 随着材料科学和真空技术等科学技术的发展，具有特殊属性的光学薄膜可以满足更高的实际 使用需要，因而在许多高科技领域中发挥着越来越重要的作用，例如金属薄膜。 不同于普通的有机和无机物，一般的贵金属( 金、银、铜、铝等) 在可见光和近红外区域， 其介电常数为与光频有关的复数，且实部相对于虚部是一个较大的负数，即有 占= q + 崛， 蜀， 金属所具有的这种特殊光学性质，使得金属薄膜在传感器、调制器等许多光学器件中发挥了重要 的作用。基于表面等离子共振的结构【3 】【4 】、基于长程表面等离子共振的结构跚6 】、金属包覆波导 结构 7 】、以及本文所重点研究的能够激发超高阶导模的对称金属波导结构睁1 川的振荡场传感器等 光学器件中，都使用了厚度在几十纳米左右的金属薄膜。 一般光学薄膜的厚度与光学常数的测量方法主要有棱镜耦合导模法，光切法，波导法，阿贝 法，傅立叶光谱法，光声法，光谱法，椭圆偏振法等1 1 】【1 2 】。其中光谱法，椭圆偏振法应用最为 广泛，能同时测量薄膜的厚度和光学常数，也适用于金属薄膜的测量【嵋。1 6 】。但光谱法和椭圆偏振 法都需要利用昂贵的测量和分析仪器，使用成本较高。 由于金属薄膜的特殊光学性质，利用简单的棱镜耦合的衰减全反射结构，可以在金属薄膜表 面激发表面等离子波【1 7 1 ，而表面等离了波很好地响应了金属薄膜介电常数和厚度的变化，这使 一f ：海交通大学博士学位论文 得基于衰减全反射( a t r ) 谱的测量技术，成为研究厚度在儿十纳米左右的金属薄膜的光学性质的 有效工具。 基于a t r 谱的金属薄膜光学常数与厚度的测量方法最早是由w p c h e n 等人提出的 1 8 】。利用 k r e t s c h m a n n 的棱镜一金属一介质结构激发表面等离子共振( s p r ) ，测量固定波长下的a t r 谱。由 表征表面等离子共振吸收峰的三个参数一共振角嚷p r ，半宽度和共振峰反射率最小值。出 发，利用近似方程可以求解得到两组关于金属薄膜光学常数与厚度的解。其中一组对应于本征衰 减大于辐射衰减( 欠耦合) ；另一组则相反，对应于辐射衰减大于本征衰减( 过耦合) ，前一组求 出的金属薄膜厚度大于后一组的值。分别以这两组解为初值出发对a t r 曲线用差分迭代的方法进 行拟合，会发现两组解的的拟合结果都很好而无法从a t r 谱上加以区分。 w p c h e n 提出的解决方案是，在另一波长下重新测量a t r 谱，再得到两组关于金属薄膜光 学常数与厚度的解，由于金属薄膜的厚度是固定的，因此只要把得到的两组解与前一波长得到的 两组解加以比较，厚度相同的一组即为真解。由于整个测量过程需在两个波长下分别进行测量， 因此称为双波长法。作为替代方法，f z y a n g 等人提出通过改变与金属薄膜相接触的介质，分 别在两种不同的介质下测量a t r 谱，也可以得到金属薄膜光学常数与厚度的真解，我们称之为双 介质法【挣】。双波长法和双介质法在测量中都需对样品进行两次测量，这不仅增加了工作量，而 且也增大了测量的不确定性，如测量过程中温度的变化，激光光强的漂移和零点选择的误差等等。 为了消除这种不确定性，yd i n g 等人则开发了一种改进的a t r 结构，这种结构可以同时激发表面 等离予波和修正的长程表面等离子波，通过对两个共振吸收峰的拟合，则一次测帚就可以确定真 解，我们称之为双共振法 2 0 1 。双共振法的缺点在于采用的改进的a t r 结构是一种多层膜结构，冈 此样品的制备较普通的a t r 结构困难，且对同时激发两种等离子波的条件要求也较苛刻。 对于厚度为几十纳米的金属薄膜来说，a t r 技术确实是测量其光学常数与厚度最佳的方法。 由于在本文所研究的对称金属波导振荡场传感器中使用了金属薄膜，且对传感器的设计和性能有 很大程度的影响，因此如何在不增加实验难度的情况下，用最简单的结构，最简便的实验方案利 用a t r 技术测量金属薄膜光学常数与厚度也成为本文的研究课题。 1 2 光学传感器的研究背景 2 海i m 学博学位论立 传感器技术是当今1 【r 界迅猛发展的高新技术之，它与计算机技术、通讯技术共同构成本世纪 信息产业的三大支柱技术，备受世界各发达国家的高度重视作为率世纪重点技术加以发展。在 传感器的分类中，以光信号作为探测对象的传感器可以统称为光学传甚器。其基本原理是将特测 样品的物理、化学、生物等性质的变化转化为光学参量( 如折射率、吸收等) 的变化，通过测量 这些光学参量就可以对感必趣的样品进行师测。 在很多年以前，光学技术( 如传统的分光光度计，荧光测定法等) 就已经被心用到了解和探索 生物学的系统和过程当中，而且a 到今天分光光艘计仍然是许多生物化学实验室的主要测最丁 具之一。然而在过去的3 0 年当中生物化学传感器技术有了迅猛的发展，各种新技术被应用于 生物化学传感器巾以简化生物学系统的丹析过程。在牛化酶基及亲和力探测( 包括抗体，抗原和 核酸检测) 等领域，基于表面等离子菇振技术以及平面波导技术的生化传感器由丁结构简单易 于集成，且成本低灵敏度高，成为新一代生物传感器的主要友展方向9 1 2 2 。3 ”。这类传感的一个 兆同特点是利丌j 泄漏于样品层中的迥衰场部分进行探测，因此称为迅衰场传感器。 通常来说，s p r 和波导生化传感器由三个部分组成，光学系统，能与生化样本相互作用的转 换基片以及能够支持光学系统工作和进行数据分析的电子系统。转换基片由一层经过生化技术 修饰的薄膜构成，不同的修饰过程使薄膜对样本具有选择性。其作用是与我们蟪* 趣的生化样品 s p r e s 、 ：； 坶h 7 8 恤 。啦m r ”“” 、 m 缝 m m 。一= 僦茹9 j 一| r - ， j ，z ? “一1 。， f b 一 国11s p r 生化传感嚣的结构示意图 f i g u r e1 l c o n f i g u r a t i o no f as p ro p t i c a ls c m o r 相：耳_ 作用，把样品的牛物和化学变化定最地转化为折射率等能够被光学系统测量的量。光学和电 上海交通人学博上学位论文 学系统则包括光源，光路，波导结构和光信号的探测和处理。衡量传感器性能的主要属性，灵敏 度、稳定性和测最精度等依赖于光学系统和转换基片的性质，而传感器的选择性和响应时间等性 能则主要i | j 转换基片的性质所决定。图1 1 所示的是一个典型的s p r 生化传感器的测量结构。 在几种迅衰场传感器中，s p r 生化传感器是发展最成熟，应用最广泛的。1 9 9 0 年，瑞典的 b i a c o r ea b 公司就领导开发了s p r 生化传感器的商用产品，开始t s p r 生化传感器的商业化进 程。如今，以b i a c o r ea b 公司的b i a e o r c 系列和美国德州仪器公司的t i s p r - 1 系列为代表的s p r 生化传感器已经成为生物化学实验室的重要设备。 随着生物医学的发展，人们对探测的精度要求越来越高，光学传感器发展的一个重要方向就 是提高探测的极限。传统的迅衰场传感器由于样品处于光功率较小的衰减场区域，因此探测的灵 敏度受到了一定的限制。为了达到提高灵敏度和探测分辨率的日的，新的传感结构的设计和研究 成为本文的另一个研究方向。 1 3 本论文的主要研究内容 本文的主要研究课题包括两个部分，一是提出了利用扩展a t r 谱测量金属薄膜厚度和光学常 数的新方法，二是研究了一种具有高灵敏度的s m c w 结构振荡场传感器并对其性能作了实验验 证。本文的主要内容和具体章节的安排是这样的： 第一章中，介绍了薄膜技术的发展应用，金属薄膜测量的a t r 方法，以及这些方法所遇到的 问题。介绍了光学传感器，特别是生物光学传感器的发展趋势和研究方向。 第二章从初等电子理论出发，对金属所具有的特殊光学特性作了推导。对表面等离子波的性 质作了研究，分析了表面等子波的存在条件，并证明了金属一介质表面可以存在表面等离子波。 以k r e t s c h m a n n 棱镜耦合方式为例，介绍了激发表面等离子共振的a t r 法。 第三章对现有几种利用a t r 谱测量金属薄膜厚度和光学常数的方法作了总结，这包括双波长 法，双介质法和双共振法。对每种方法的测量过程进行了仔细的分析，并比较了各种测量方法的 优缺点。 第p l q 章提出了一种测量金属薄膜厚度和光学常数的新方法。利用扩展的a t r 谱，即| 一j 时包含 了全反射部分和表面等离子共振部分的反射率曲线，仍然使用通常的棱镜一金属薄膜一介质的测 4 上海交通大学博士学位论文 最结构，一次测罱就能同时得到金属薄膜的厚度和光学常数。这种方法的关键是找到了一个厚度 敏感的新的测量参数，即发生全反射时反射率的阶越变化形成的台阶高度。文中对新方法用不同 厚度的金膜雨j 银膜进行了实验验证。 第五章对现有的迅衰场光学传感器技术作了归纳，包括全反射传感器，表面等离子共振传感 器，泄漏模波导传感器以及反对称波导传感器等迅衰场传感技术。对各种传感器的原理，发展及 应用情况分别作了介绍。比较了各传感器的特点，并指出它们的不足。 第六章提出了一种新的波导结构一一对称金属包覆波导结构。从波导本征方程出发，对对称 金属包覆波导中的模式作了分析，发现了其不同于普通波导的特殊性质：波导层厚度可以扩展到 毫米量级，可以激发灵敏度很高的超高阶导模，模式偏振无关等。根据这些特殊的模式性质，提 出对称金属包覆波导可以用自由空间耦合理论。最后介绍了对称金属包覆波导结构在在梳状滤波 和位移测量方面的应用。 第七章从平板波导的灵敏度理论分析为基础，介绍了影响灵敏度的因素。提出了基于对称金 属包覆波导结构的光学振荡场传感器，并指出其具有的高灵敏度，大探测深度的优点。分别利用 角度探测法和强度探测法测量了n a c l 溶液折射率随浓度的变化，利用吸收探测的方法测量了亚 甲蓝溶液的吸收系数，证明丫对称金属包覆波导振荡场传感器性能上的优越性。 第八章，我们对全文的工作做了总结，并对对称金属包覆波导振荡场传感器的进一步研究工 作做了展望。 参考文献： 【l 】乔明霞， 薄膜光学常数和厚度的透射光谱法测定研究】，四川，四川大学，2 0 0 7 。 【2 】章睿荣，【通过全光谱拟合法确定薄膜光学常数和厚度】，浙江，浙江大学，2 0 0 7 。 3 】h o m o l aj ，y e essa n dg a u g l i t zgs u r f a c ep l a s m o nr e s o n a n c es e n s o r s ：r e v i e w , 19 9 9 ，s e n s o r s a n da c t u a t o r sb ，5 4 ：3 15 【4 】j i a n gy c a oza n ds h e nq ，l o wv o l m g ee l e c t r o o p t i cp o l y m e rl i g h tm o d u l a t o ru s i n ga t t e n u a t e d t o t a li n t e r n a lr e f l e c t i o n ，o p t i c s & l a s e rt e c h n o l o g y , 2 0 0 1 ，3 3 ：4 1 7 - 4 2 0 5 s a r i dd ，l o n g - r a n g es u r f a c e p l a s m aw a v e so nv c 叮t h i nm e t a lf i l m s ，p h y s i c sr e v i e wl e t t e r s ， 1 9 8 1 ，4 7 ：1 9 2 7 - 1 9 3 0 6 n e n n i n g e rggt o p i s k a 只h o m o l aj ，e ta 1 ，l o n g r a n g es u r f a c ep l a s m o n sf o rh i g hr e s o l u t i o n 5 上海交通人学博士学位论文 s u r f a c ep l a s m o nr e s o n a n c es e n s o r s ，s e n s o r sa n da c t u a t o r sb ：c h e m i c a l ，2 0 0 1 ，7 4 ：1 4 5 - 151 7 】z o u r o bm ，m o h rsa n db r o w nbe ta 1 ，t h ed e v e l o p m e n to fam e t a lc l a dl e a k yw a v e g u i d es e n s o r f o r t h ed e t e c t i o no f p a r t i c l e s ，s e n s o r sa n da c t u a t o r sb ：c h e m i c a l ，2 0 0 3 ，9 0 ：2 9 6 3 0 7 8 】c h e nf ，c a oz ，s h e nq e ta 1 ，p i c o m e t e rd i s p l a c e m e n ts e n s i n gu s i n gt h eu l t r a h i g h - o r d e rm o d e si n as u b m i l l i m e t e rs c a l eo p t i c a lw a v e g u i d e ，o p t i c se x p r e s s ，2 0 0 5 ，1 3 ：1 0 0 6 1 - 1 0 0 6 5 【9 l uh ，c a nz ，l ih ，s h e nqe ta 1 ，p o l a r i z a t i o n - i n d e p e n d e n ta n dt u n a b l ec o m bf i l t e rb a s e do na f r e e - s p a c ec o u p l i n gt e c h n i q u e ，o p t i c sl e t t e r s ，2 0 0 6 ，31 ：3 8 6 - 3 8 8 【10 c h e ngc a oza n dg uje ta 1 ，o s c i l l a t i n gw a v es e n s o r sb a s e do nu l t r a h i g h - o r d e rm o d e si n s y m m e t r i cm e t a l - c l a do p t i c a lw a v e g u i d e s ，a p p l i e dp h y s i c sl e t t e r s ，2 0 0 6 ，8 9 ：0 81 12 0 【11 】季一勤，刘华松，张艳敏，光学薄膜常数的测试与分析，红外与激光工程，2 0 0 6 ，3 5 ：5 1 3 5 1 8 。 【1 2 陈燕甲，余飞鸿，薄膜厚度和光学常数的主要测试方法，光学仪器，2 0 0 6 ，2 8 ：8 4 8 8 。 【1 3 】张荣君，陈良尧，郑玉祥等，贵金属薄膜与介质相关的表面光学特性研究，红外与毫米波学 报，1 9 9 9 ，1 8 ：2 3 7 2 4 2 。 【1 4 y a n a g i h a r am ，c a nj i a n l i n ，y a m a m o t om ，e ta 1 ，o p t i c a lc o n s t a n t so fv e r yt h i ng o l df i l m si nt h e s o f tx - r a yr e g i o n ，a p p l i e do p t i c s ，19 91 ，3 0 ：2 8 0 7 2 81 4 。 15 】s c h u l zlgt h eo p t i c a lc o n s t a n t so fs i l v e r , g o l d ，e o p p e r ，a n da l u m i n u m i t h ea b s o r p t i o n c o e f f i c i e n tk ，j o u r n a lo f t h eo p t i c a ls o c i e t yo f a m e r i c a ，1 9 5 4 ，4 4 ：3 5 7 - 3 6 2 【16 s c h u l zlgt a n 曲e r l i n ifro p t i c a lc o n s t a n t so fs i l v e r , g o l d ，c o p p e r ，a n da l u m i n u m i i t h ei n d e x o fr e f r a c t i o nn ，j o u r n a lo ft h eo p t i c a ls o c i e t yo f a m e r i c a ，19 5 4 ，4 4 ：3 6 2 3 6 8 17 k r e t s c h m a n ne ，d e t e r m i n a t i o no ft h eo p t i c a lc o n s t a n t so fm e t a l sb ye x c i t a t i o no fs u r f a c e p l a s m o n s ，z e i t s c h r i f t 触p h y s i k ，1 9 7 1 ，2 4 8 ：3 1 3 - 3 2 4 【18 】c h e nwp ! c h e njm ，u s eo fs u r f a c ep l a s m aw a v e sf o rd e t e r m i n a t i o no ft h et h i c k n e s sa n d o p t i c a lc o n s t a n t so ft h i nm e t a l l i cf i l m s ，j o u r n a lo ft h eo p t i c a ls o c i e t yo fa m e r i c a ，l9 81 ，71 ： 1 8 9 1 9 1 19 】y a n gfz ，c a ozq ，f a n gjx ，u s eo fe x c h a n g i n gm e d i ai na t rc o n f i g u r a t i o n sf o rd e t e r m i n a t i o n o f t h i c k n e wa n do p t i c a lc o n s t a n t so f t h i nm e t a l l i cf i l m s ，a p p l i e do p t i c s ，1 9 8 8 ，2 7 ：1 l - 1 4 2 0 d i n gyc a ozq ，s h e nqs ，i m p r o v e ds p rt e c h n i q u ef o rd e t e r m i n a t i o no ft h et h i c k n e s sa n d o p t i c a lc o n s t a n t so f t h i nm e t a lf i l m s ，o p t i c s q u a n t u me l e c t r o n i c s ，2 0 0 3 ，3 5 ：1 0 9 1 。1 0 9 7 【2 1 】l o p e zt ，v u y eg ，i ns i t ui n v e s t i g a t i o no f m e t a l l i cs u r f a c e sb ys u r f a c ep l a s m o na t rs p e c t r o s c o p y , e l e c t r i c a lr e s i s t a n c em e a s u r e m e n t sa n da u g e rs p e c t r o s c o p y ，j o u r n a lo fp h y s i c se ：s c i e n t i f i c i n s t r u m e n t s ，1 9 8 2 ，1 5 ：4 5 6 - 4 6 1 【2 2 l i e d b e r gb ，n y l a n d e rca n dl u n d s t r o mi ，b i o s e n s i n gw i t hs u r f a c ep l a s m o nr e s o n a n c e ：h o wi ta l l s t a r t e d ，b i o s c n s o r s & b i o e l e c t r o n i c s ，19 9 5 ，lo ：i - i x 6 上海交通大学博士学位论文 2 3 】l i c d b e r gb ，n y l a n d e rca n dl u n d s t r o mi ，s u r f a c ep l a s m o n sr e s o n a n c ef o rg a sd e t e c t i o na n d b i o s e n s i n g , s e n s o r sa n da c t u a t o r s ，1 9 8 3 ，4 ：2 9 9 - 3 0 4 2 4 】c h a l l e n e rwa ，e d w a r d sjd ，m c g o w a nrw ：e ta 1 ，am u l t i l a y e rg r a t i n g - b a s e de v a n e s c e n tw a v e s e n s i n gt e c h n i q u e ，s e n s o r sa n da c t u a t o r sb ：c h e m i c a l ，2 0 0 0 ，7 1 ：4 2 _ 4 6 【2 5 t i e f e n t h a l e rk ，l u k o s zwi n t e g r a t e do p t i c a ls w i t c h e sa n dg a ss e n s o r s ，o p t i c sl e t t e r s ，19 8 4 ，1o ： 1 3 7 1 3 9 【2 6 t i e f e n t h a l e rk ，l u k o s zw js e n s i t i v i t yo fg r a t i n gc o u p l e r sa si n t e g r a t e d - o p t i c a lc h e m i c a ls e n s o r s ，j o p t s o c a m b ，l9 8 9 ，6 ：2 0 9 2 2 0 【2 7 】q iz ，i t o hk ，m u r a b a y a s h im ，e ta 1 ，ac o m p o s i t eo p t i c a lw a v e g u i d e b a s e dp o l a r i m e t r i c i n t e r f e r o m e t e rf o rc h e m i c a la n d b i o l o g i c a ls e n s i n ga p p l i c a t i o n s ，j o u r n a lo fl i g h t w a v e t e c h n o l o g y , 2 0 0 0 ，1 8 ：1 1 0 6 1 1 1 0 【2 8 】l a v e r scr ，i t o hkw usc ，e ta 1 ，p l a n a ro p t i c a lw a v e g u i d e sf o rs e n s i n ga p p l i c a t i o n s ，s e n s o r s a n da c t u a t o r sb ：c h e m i c a l ，2 0 0 0 ，6 9 ：8 5 - 9 5