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基于谐振峰频率移动测量原理的太赫兹波(Terahertz,THz)平面超材料生物传感器是一种免标记的传感器,因其灵敏度高、可靠性好等优点被国际学术界广泛关注,有重要的应用前景。但这一研究面临的主要问题有:太赫兹波平面超材料谐振峰的品质因子(Quality factor,Q值)较低,以及缺乏高分辨率太赫兹光谱测试系统,影响了测量精度,阻碍了其实际应用。针对上述两个问题,本文进行了基于电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency,EIT)效应的高Q太赫兹波平面超材料生物传感器和基于光子混频的太赫兹高分辨率光谱测试系统研究,主要研究内容包括:(1)目前应用在生物传感实验的太赫兹平面超材料传感器依赖于LC谐振或偶极谐振,其谐振峰Q值一般在10以下。本文基于EIT效应,研究设计了高Q(>25)双开口环(Double Split Ring Resonator,DSRR)平面超材料生物传感器。其中,最高Q值达到了34,灵敏度为24.7 GHz/RIU(RIU,Refractive Index Unit),FOM值(Figure Of Merit)为2.57。另外,仿真研究表明EIT谐振传感器的灵敏度与谐振中心频率呈正比,其传感性能优于LC谐振、偶极谐振等,为太赫兹波DSRR平面超材料传感器在生物检测方面的应用打下了理论基础。(2)基于光子混频原理以及相干探测技术,利用外腔半导体激光器(ECDL)以及蝶形交指结构光电导天线,实现了一个高频谱分辨率可调谐太赫兹波辐射探测系统,其THz输出的线宽优于1 MHz。在频率0.50 THz处,实验获得的系统信噪比(SNR)为68 d B。在频率小于0.70 THz时,系统SNR均在50 d B以上。技术指标国内领先,为平面超材料生物传感器的太赫兹波高分辨光谱测试提供了保障。(3)采用光刻、真空镀膜、剥离等工艺制备了基于EIT效应的高Q双开口环太赫兹波平面超材料传感器。经实验测试该传感器的EIT谐振频率为0.324THz,Q值为27。利用生物素为敏感元的DSRR平面超材料生物传感器对生物素-亲和素反应系统(Biotin-Avidin System,BAS)中的链霉亲和素(Streptavidin,SA)进行了识别检测,实验中,当链霉亲和素浓度为0.2 mg/m L时,EIT谐振峰达到的最小频率移动为0.6 GHz,更小的频率移动测量受限于谐振峰的宽度。因此,为了进一步提高太赫兹波平面超材料生物传感器的测试精度,设计具有更高Q值的平面超材料传感器是研究的关键所在。