基于增强信噪比的等离子体传感中远程激发的定量基准测试

《Laser & Photonics Reviews》：Quantitative Benchmarking of Remote Excitation in Plasmonic Sensing with Enhanced Signal-to-Noise Ratio

表面增强拉曼散射（SERS）中远程激发与直接激发的系统比较，通过纳米间隙等离子体的功率依赖响应测量，发现电场强度是纳米结构稳定性的主要极限因素而非过热，远程激发使信噪比提升30%，建立光激发策略的定量评估框架。

　　

摘要

利用导波模式（如波导、光纤或表面波）进行远程激发，为表面增强拉曼散射（SERS）提供了一种有前景的替代方案，尤其是在需要减少加热、最小化侵入性和实现芯片集成的应用中。然而，尽管远程激发已被广泛使用，但对其与直接激发的系统比较仍然有限。在这里，我们通过测量单个等离子体纳米间隙的功率依赖性SERS响应来定量评估这两种方案。我们统计分析了结构退化前的最大可达到SERS强度，提取了局部温度，并评估了信噪比（SNR）。研究结果表明，尽管远程激发和直接激发产生的加热程度不同，但它们都受到相同的电场限制。这表明光谱演化主要受局部电场控制，局部电场驱动了纳米尺度原子的迁移，而不是过度的加热。尽管如此，远程激发带来的较低加热使得SERS的信噪比提高了约30%，从而在不降低信号强度的情况下改善了测量质量。本研究为评估等离子体传感中的激发策略建立了定量框架，并对关于强光激发下加热对纳米结构稳定性影响的常见假设提出了挑战。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。