[发明专利]一种基于TDBCs-Kretschmann的高灵敏度手性分子检测结构设计方法

说明书

本发明涉及基于TDBCs‑Kretschmann的高灵敏度分子检测结构设计方法，是一种对手性分子检测的方法，属于光学和信号处理领域，其特征在于采用如下步骤：(1)洛伦兹振荡器建模，确定手性TDBCs；(2)确定TM偏振的反射系数；(3)确定反射光束的横向偏移；(4)确定入射角；(5)确定具有手性结构的两个分裂频率；(6)确定Rabi分裂。本发明将GH平移来代替诸如吸收和消光之类的光学响应，能够很容易的测量出左分子和右分子之间的差异，采用基于Kretschmann的高灵敏手性分子检测器，利用菲涅耳方程和固定相方法来进行相关计算，提出的检测器对与TDBC浓度有关的耦合强度f非常敏感，具有潜在的应用价值。为手性分子检测结构设计领域提供了一种拥有高灵敏度探测的方法。

技术领域

本发明涉及光学和信号处理领域，主要是一种对高灵敏度手性分子检测的结构设计方法。

背景技术

手性分子是化学结构镜像对称，但不能完全重合的一种分子，手性分子作为重要的研究内容，在农药、医药、分析科学以及其他应用实践领域中具有重要的意义。传统关于手性分子的检测识别通常是光谱法、色谱法、毛细管电泳法、扫描探针技术以及原子力显微技术，大致可以分为直接和间接两种途径，这两种方法都采用了先分离后分析的应用模式，该模式一方面不容易实施，操作难度大，实现过程较为复杂，需要消耗大量的人力，另一方面，该模式所需的设备昂贵，成本较大，普适性不高，在手性分子检测识别领域具有一定的限制。

手性分子广泛的存在于医疗、化工、物理以及生活生产实践的各个方面，正因为手性分子在各个性质上表现出不同的特性，探索一种正确、简单、快捷以及灵敏的结构以及方法对手性分子进行检测，是至关重要的。研究手性分子的同时，对手性分子实现高灵敏度的识别，对合理恰当的应用光纤技术具有一定的推动作用。现有的光纤技术，通信容量大、耗损率低，抗电磁干扰能力强，保密能力和安全性能好，建立一种新的设计方法，进一步加强光纤的优点，扩大光纤的应用范围。因此，要对光纤信息的传输进行优化，保证传输质量，延长传输过程的传播长度，必须要设计一种高效、准确、灵敏的结构，有效的减少识别时间，提高手性分子识别准确率，提升手性分子识别的灵敏度，为光纤传感技术的众多应用领域提供实时、准确的手性分子识别，对行业技术的发展提供一定的支持。

发明内容

针对上述现有结构中存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于TDBCs-Kretschmann的高灵敏度分子检测结构设计方法，其具体计算模型图如图1所示。

技术方案实施步骤如下：

(1)洛伦兹振荡器建模，确定手性TDBCs的介电常数ε₃：

其中，i表示左边或者右边，n_bg是背景索引，w_i是TDBC的谐振频率，w是入射光的频率，γ_i是TDBC的阻尼常数，f_i是振荡器的强度，取决于分子浓度。

(2)确定TM偏振的反射系数r：

其中，a,b＝1,2,3，ε₁为电介质的指标，ε₂是Au的介电常数函数，θ是手性束与竖直平面的夹角，k₀是真空波矢量，d是手性TDBCs和Au膜之间的距离。

(3)确定反射光束S的横向偏移：

其中，ε₁是介电指数，是r的相位，θ是手性束与竖直方向的夹角。

(4)确定入射角θ：

入射角θ等于表面等离子体共振角θ_SPPs，因此可以得到sinθ＝sinθ_SPPs：