Ultra-high sensitive refractive index sensor based on D-shaped photonic crystal fiber with graphene-coated Ag-grating

材料科学 栅栏 折射率 石墨烯 光子晶体光纤 光学 光电子学 光子晶体 等离子体子 电介质 表面等离子体激元 表面等离子体子 纳米技术 波长 物理
作者
Xue Fan,Ye Yao,Piaorong Xu,Jianhua Luo,Lin Li,Lingtao Zhang,Exian Liu
出处
期刊:Heliyon [Elsevier]
卷期号:9 (4): e14921-e14921 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.heliyon.2023.e14921
摘要

In this paper, an ultra-high sensitive plasmonic sensor is theoretically proposed for refractive index based on D-shaped photonic crystal fiber (PCF) with graphene-coated Ag-grating in mid-infrared region. Surface plasmon polariton at the metal/dielectric interface can be effectively excited by the fundamental guiding mode, leading to the surrounding medium-dependent loss spectrum. This metallic-grating PCF sensor exhibits a maximum sensitivity of 18612 nm/RIU with a detection resolution of 4.16 × 10-6 RIU in the index range from 1.33 to 1.395. Dependences of loss spectrum on the PCF parameters (air hole diameter and lattice constant) and the grating structure (grating thickness, period and width) are systematically analyzed. Moreover, the influence of the material parameters on the sensor performance is also investigated in term of graphene-layer number and the thickness of Ag layer. The compact design not only has great potentials in the applications of liquid detection, but also offers a guidance in the engineering of the metallic-grating fiber sensor.

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