Study on the Enhancement of a Square‐Core D‐Shaped Optical Fiber Sensor Based on Surface Plasmon Resonance Functionalized With Ag φ Au 1−φ Alloy and Amorphous Ge 2 Sb 2 Te 5 Nanolayer

材料科学 生物传感器 表面等离子共振 功勋 折射率 无定形固体 半最大全宽 光电子学 表面等离子体子 等离子体子 光纤 电介质 纤维 光学 芯(光纤) 局域表面等离子体子 非晶态金属 光子晶体光纤 高折射率聚合物 薄膜 图层(电子) 光纤传感器 共振(粒子物理) 波长 沉积(地质) 玻璃纤维 原子层沉积 光谱宽度
作者
Ahmed Akouibaa,Rachid Masrour,Abdelilah Akouibaa,Heryanto Heryanto,Mabrouk Benhamou,Abdellah Rezzouk,K. Veeravelan,Kailash
出处
期刊:Advanced theory and simulations [Wiley]
卷期号:9 (1)
标识
DOI:10.1002/adts.202501851
摘要

ABSTRACT This study presents a numerical analysis of a D‐shaped fiber optic biosensor with a square core based on the surface plasmon resonance () phenomenon, incorporating a metal alloy layer composed of gold Au and silver Ag, then coated with a thin amorphous layer of (). The behavior and performance of the sensor are analyzed through simulations using the finite element method (). The flat surface of the D‐shaped fiber is functionalized with the alloy, followed by the deposition of the amorphous layer, allowing for a detailed evaluation of plasmonic interactions and biosensor efficiency. SPR‐based biosensors take advantage of variations in the surrounding refractive index to detect biomolecular interactions, pathogenic cells, or tissue anomalies, offering high sensitivity, excellent conductivity, and fast response times. In this study, the proposed biosensor operates in a biological environment with a wavelength‐dependent refractive index. Transmission, absorption, and dielectric loss spectra are obtained under electromagnetic excitation in the visible‐near infrared () range to determine the corresponding resonance wavelength (). By optimizing the structure geometry and material parameters, the sensor performance characteristics, such as sensitivity, full width at half maximum (), figure of merit (), and detection accuracy (), are significantly improved. The optimized biosensor exhibits a maximum sensitivity of nm/RIU, a narrow FWHM of , and a high Figure of Merit (FOM) of 190 RIU −1 , with a detection accuracy of . The results reveal that integrating the alloy with amSorphous and using a D‐shaped square core fiber allows for precise tuning of and increased sensitivity, surpassing conventional SPR biosensor technologies. This breakthrough paves the way for new next‐generation chemical and biological detection platforms.
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