[發明專利]一種基于手性TDBC包覆的單銀納米線結構設計方法

在審

• 申請號: 202011330374.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112487628A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 胡燕祝;王松;宋鋼;康慧兵
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B22F1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及基于手性TDBC包覆的單銀納米線結構設計方法，是一種對單銀納米線結構的設計，屬于光學和信號處理領域，其特征在于采用如下步驟：(1)確定手性TDBC的介電常數；(2)確定單銀納米線的SPP模式；(3)確定判斷結構的有效指標；(4)確定傳播長度；(5)確定最大Δn'/n'和|ΔL/L|。本發明考慮了被左TDBC和右TDBC覆蓋的兩根銀納米線的系統，利用時域有限差分法進行模態分析，證明本結構在色散和傳播長度上具有出色的表現，其次，采用兩種模式進行分析，使得手性分子在色散關系和傳播長度方面都非常出色，提高系統分析預測的準確度和有效性，在手性分子檢測中具有潛在的應用。

技術領域

本發明涉及光學和信號處理領域，主要是一種對單銀納米線結構的設計方法。

背景技術

目前，在手性環境中，對映構體通常表現出不同的特性，尤其在與手性化合物相互作用時，表現出兩種不同的特性，因此，對于手性傳感器的研究具有重要的意義。針對手性分子的識別，傳統的方法是采用色譜法、毛細管電泳法、圓二色性法等，這些方法不僅響應消耗的時間長，并且成本高昂，極大程度上浪費了人力物力。隨著納米技術的發展，將納米技術應用到手性分子的識別上，是一項重大的突破。

將結合銀物質的納米技術應用到手性傳感器中，是當今研究的熱點。手性分子廣泛存在于醫療、化工、物理以及生活生產實踐的各個方面，正因為手性分子在各個性質上表現出不同的特性，探索一種正確、簡單、快捷以及靈敏的結構以及方法對手性分子進行檢測，是至關重要的。研究手性分子與銀納米線的色散、以及傳播距離的變化，對合理恰當的應用光纖技術具有一定的推動作用。現有的光纖技術，通信容量大、耗損率低，抗電磁干擾能力強，保密能力和安全性能好，建立一種新的設計方法，進一步加強光纖的優點，擴大光纖的應用范圍。因此，要對光纖信息的傳輸進行優化，保證傳輸質量，延長傳輸過程的傳播長度，必須要設計一種高效、準確、靈敏的結構，有效的減少識別時間，提高手性分子識別準確率，提升手性分子識別的靈敏度，為光纖傳感技術的眾多應用領域提供實時、準確的手性分子識別，對行業技術的發展提供一定的支持。

發明內容

針對上述現存技術中存在的問題，本發明要解決的技術問題是提供一種基于手性TDBC包覆的單銀納米線結構設計方法，其主要的模型圖如圖1所示。

技術方案實施步驟如下：

(1)確定手性TDBC的介電常數ε_TDBC：

式中，i指的是左或者右，為背景的索引，w_i是手性TDBC的共振頻率，γ_i是手性TDBC的阻尼系數，f_i是振蕩器強度，受到手性TDBC摩爾濃度的影響，w是入射光的頻率。

(2)確定單銀納米線的SPP模式：

對于單銀納米線的無限手性TDBC涂層，即手性TDBC的厚度趨近無窮的情況下：

式中，H_m為對本征矩求解邊界積分，J_m為對本征矩求解雅克比變換，H'_m為對H_m進行求導運算，J'_m為對J_m進行求導運算，k_z是SPP模式的本征矩，其數量為m，是Ag圓柱體內部的橫向動量，是Ag圓柱體外部的橫向動量，是銀的介電常數，是Ag圓柱體內部的總動量，是Ag圓柱體外部的總動量，_c是光速，R是銀納米線的半徑。

(3)確定判斷結構的有效指標n_eff：

n_eff＝n'+in'＝k_z/k₀