一、引言

微纳光子传感技术利用光子结构对周围环境折射率变化的高度敏感性，实现对生物分子、气体、液体等目标物质的高灵敏度检测。该技术广泛应用于生化分析、环境监测、食品安全、医疗诊断等领域。

二、微纳光子传感的基本原理与发展历程

1. 表面等离子体共振**（SPR）

利用金属表面等离子体激元对折射率变化的响应进行检测。

2. 光子晶体传感器

通过光子带隙偏移检测分子吸附引起的折射率变化。

3. 微腔光子传感器

如微环谐振腔、微球腔，用于高灵敏度折射率测量。

三、核心技术与系统组成

1. 纳米结构加工与集成技术

如电子束光刻、纳米压印、光刻胶工艺等。

2. 光学探测与信号读出系统

包括激光光源、光谱仪、光电探测器等。

3. 生化功能化界面

用于目标分子的特异性识别与捕获。

四、典型应用场景

1. 蛋白质与DNA检测

通过折射率变化识别生物分子浓度与结合状态。

2. 水质与气体污染监测

检测水中的重金属离子、有机污染物或空气中的有害气体。

3. 食品安全快速检测

如检测农药残留、非法添加剂等。

五、挑战与未来发展趋势

当前面临的问题包括：

传感器稳定性与重复性不足；

复杂样本中干扰物质影响检测准确性；

批量制造成本高限制普及率。

未来发展方向包括：

AI辅助信号处理与数据分析系统；

可穿戴式微纳光子传感器开发；

多参数联合检测平台建设；

低成本一次性传感器推广应用；

标准化检测流程与国际互认体系建设。