表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)描述的是一种光学现象,即使用光源照射金属表面时,光子和金属表面上存在的自电子在一定条件下会沿其表面相互作用而产生密集的振荡效果,这种效果一般在金属薄膜边界处产生。然而,传统金属的电磁特性很难改变,难以实现对等离子体激元的调控。相比于常规贵金属而言,石墨烯具有较低的光损耗、较强的束缚性及动态可调性等优点。因此,石墨烯表面等离子体共振传感器的相关研究成为近年来的热点。通过使用石墨烯作为检测层,可以大幅提高SPR传感器的灵敏度。然而,石墨烯中的边缘效应和能够调谐SPR的范围过窄等问题限制了它在光学和光电应用中的使用,且石墨烯材料在此类模式下结构固定,导致它的共振波长也是固定的。虽然有研究者发现石墨烯的机械起皱可用于产生不同的表面结构,同时保持操作可逆性,但尚未有人探索将这种褶皱的石墨烯结构应用于结构可重构的SPR传感器之中。在本研究中,首先根据石墨烯优秀的光学特性使用其替代金属作为SPR的激发材料,提出了一种连续褶皱结构的石墨烯薄膜进行传感的SPR传感器,褶皱的添加有效地激发出强等离子体共振。通过计算机仿真模拟将光栅薄膜上随机分布的褶皱整理排列并设计成标准的正弦结构以实现光学传感,利用波长检测的方式对传感器的性能进行实时获取。然后分析正弦型石墨烯薄膜的不同参数包括化学势、厚度、占空比等对传感器光谱的影响。通过对正弦褶皱各项参数的调控能够实现宽带可调谐性,并增加了石墨烯传感器激发SPR的波长范围,根据传感器参数的合理配置计算出传感器工作时的最佳灵敏度。接着在石墨烯薄膜下方增设柔性衬底,分析衬底的添加对共振波长的影响,利用衬底的弹性特性对其施加横向力的作用进行拉伸压缩形变操作,并保证总体在有效弹性范围内保持可逆性,这时衬底会带动表面结构引起搭载其上的石墨烯薄膜所激发出的光谱对应共振波长的位置产生变化即得到调制,光谱调制范围受到外力作用导致薄膜形变程度的影响,通过控制薄膜形变程度可以实现共振波长产生位置的精确调制,最终设计出相应的波长可调制SPR传感器。