1.1研究目的及意义

随着现代信息科学技术的高速发展，传感器技术在转化测量参数为光或电信号方面扮演着越来越重要的角色，微型化的集成电路需求也越来越苛刻。伴随着光子技术和纳米技术的成熟，微纳尺度下光的传播和激发成为热门研究对象，以实现自然材料不具备的新光学功能和效应。从上世纪90年代开始，光纤通讯兴起并大规模的普及运用，作为传感领域主要研究课题之一的光学传感器的性能在不断提升的同时也需要满足新的要求。光子具有低耗散、高速度和高带宽等优点，能够携带相较于传统电子更多的信息量。因此将光纤传感器、光学以及纳米技术相结合，设计出的新型纳米光学传感器满足各种设计指标并具备测量更多的参数的性能。然而，由于衍射极限的限制，光学芯片难以在极小的尺度下实现大规模的集成。如何突破衍射极限，实现信号在极小范围内的操控、采集个传输，是目前亟待解决的关键问题。

表面等离激元(surface Plasmon，SP)是光子与金属表面自由电子两者相互作用，形成以金属-介质交界面为边界传播的表面电磁波。由于表面等离激元能够实现对光场的深亚波长的局部束缚，并且在超衍射极限的局域范围内具有很强的电磁场增强效应，在最近二十年，一维纳米材料层出不穷，同时与表面等离激元有关的研究也取得了众多令人鼓舞的新进展，而且迅速向其它领域交叉渗透，新的研究分支不断出现。

表面等离激元传感器能够监测分析待测样品参数的实时变化，在化学生物等领域中应用十分广泛。能够方便高效地对核酸生物分子相互作用、DNA、蛋白质物质监测记录。如今，表面等离激元传感器在物质鉴定、环境质量监测、食品安全检测等领域都得到很高地认可度。对比以前传统的测量方式，表面等离激元有以下几点主要地优势：1.能够实现长距离地实时监测样品折射率变化，将整个过程动态化。2.无须放射性标记，保证了样品活性。3. 所需样品适量很少，可以实现传感器阵列，有利于光学集成。综合上述分析，基于表面等离激元的传感器能够在比波长更短的纳米尺度下控制光新信息的传输和转换，为更快的纳米光学器件提供一个强而有力的平台。

1.2 国内外研究现状

1.2.1表面等离激元历史发展

激发表面等离子体激元波引起的衍射光栅上的异常衍射现象最早在二十世纪初由Wood 描述。 1941年，Fano通过在金属和空气之间的界面上激发平面电磁波解释了这种现象。 1957年，Ritchie发现了电子穿透金属芯片时的能量损失，并首次描述了“金属等离子体”概念，用于描述金属内部电子密度在纵向上的波动。 1960年，Stern和Farrell 提出了这种模式的共振条件，并首次提出了“表面等离子体共振”（SPR）的概念。 1968年，Kretschmann和Otto证明了通过衰减全反射（ATR）方法对表面等离子体激发光学激发。在20世纪70年代后期，SPR被用于表征金属薄膜。 1982年，Nylander和Leidberg证明了SPR用于气体检测和生物传感。从那时起，SPR传感技术已广泛应用于物理检测，生物医学，化学分析等。

1.2.2基于表面等离激元传感器研究现状

自德国学者Otto提出表面等离子体共振(SPR)效应以来，SPR传感器已经取得了较大进展。表面等离子体在电磁波的激励下发生共振现象，从而改变电磁波的传播方式。