Les capteurs miniaturisés montés sur des fibres optiques sont largement reconnus comme une solution future importante pour le diagnostic médical instantané et au point de service et l'inspection des produits agricoles sur site. Les dispositifs plasmoniques sur les facettes plates des fibres monomodes utilisent au maximum les capacités de fonctionnement pratiques et rapides des dispositifs à fibre optique. Ils peuvent être directement plongés dans des échantillons minuscules ou insérés avec une invasion minimale.

Cependant, la plupart des dispositifs de ce type ont été limités par de faibles facteurs de qualité de résonance (Q) ou de faibles efficacités de couplage lors du couplage des plasmons et des ondes lumineuses guidées par fibre. Par conséquent, le rapport signal sur bruit (SNR) de la détection des changements d'indice de réfraction est loin derrière l'optique en espace libre ou les homologues des guides d'ondes à couplage latéral, empêchant les dispositifs SPR à pointe de fibre de répondre aux exigences des applications réelles où les concentrations cibles sont souvent faibles.

Une équipe de scientifiques, dirigée par le professeur Tian Yang de l'Université Jiao Tong de Shanghai, a signalé des progrès remarquables dans la conception de dispositifs, la technologie de fabrication et le SNR des dispositifs de détection de polariton de plasmon de surface (SPP) sur les facettes d'extrémité des fibres optiques monomodes. Ce travail a été publié dans Light :Advanced Manufacturing , intitulé "Une cavité de résonance fano quasi-3D sur la facette d'extrémité de la fibre optique pour la détection de plasmons de surface dip-and-read à rapport signal/bruit élevé."

Sur la base de leurs travaux antérieurs sur les microcavités cristallines SPP, les chercheurs ont utilisé une structure hybride qui produit une résonance de Fano entre la cavité SPP et un étalon Fabry-Pérot. Le cristal SPP comprend des réseaux de nano-fentes périodiques dans un film d'or mince. La cavité SPP se compose d'une région sur la bande SPP qui se trouve au centre et s'aligne avec le cœur de la fibre, et d'une région à l'intérieur de la bande interdite SPP, qui se trouve dans les environs. La région sur la bande SPP convertit la lumière normalement incidente en ondes guidées sur une bande SPP de second ordre grâce à l'effet de couplage de réseau. Enfin, l'onde lumineuse guidée par fibre est convertie en une onde de surface SPP oscillante du côté de la solution aqueuse de la cavité SPP, en utilisant l'étalon F-P comme intermédiaire afin d'obtenir des Qs élevés et des efficacités de couplage élevées.

Des réseaux de structures de résonance Fano ont d'abord été fabriqués sur des substrats de verre plans, puis transférés sur les facettes d'extrémité de la fibre plate et fixés par de la colle UV. L'interface entre les dispositifs et les substrats en verre doit avoir une faible adhérence pour assurer la qualité et le taux de réussite du processus de transfert. En même temps, cette interface doit permettre un effet tunnel efficace entre les champs optiques dans l'étalon et les SPP côté solution aqueuse. Pour cela, les auteurs ont inventé une interface nanocap dans laquelle une couche métallique de quelques nanomètres d'épaisseur recouvre les nano-fentes diélectriques saillantes.

Les sondes à fibre ont été installées dans des connecteurs à fibre optique standard et utilisées pour surveiller le changement d'indice de réfraction et l'adsorption physique de l'albumine de sérum bovin. Les résultats des tests montrent que la limite de détection équivalente au bruit de ces capteurs SPR à pointe de fibre atteint les 10 ^-7 Niveau RIU. Il est inférieur de trois ordres de grandeur aux appareils de ce type basés sur différentes approches de conception et est déjà comparable aux instruments SPR commerciaux basés sur le couplage prismatique. + Explorer plus loin

L'équipe de recherche développe un coupleur de périphérie ultra large bande pour une génération de deuxième harmonique très efficace