Optical Fiber Ball Resonator Sensor Spectral Interrogation through Undersampled KLT: Application to Refractive Index Sensing and Cancer Biomarker Biosensing

2021

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/s21206721
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

Optical fiber ball resonators based on single-mode fibers in the infrared range are an emerging technology for refractive index sensing and biosensing. These devices are easy and rapid to fabricate using a CO2 laser splicer and yield a very low finesse reflection spectrum with a quasi-random pattern. In addition, they can be functionalized for biosensing by using a thin-film sputtering method. A common problem of this type of device is that the spectral response is substantially unknown, and poorly correlated with the size and shape of the spherical device. In this work, we propose a detection method based on Karhunen−Loeve transform (KLT), applied to the undersampled spectrum measured by an optical backscatter reflectometer. We show that this method correctly detects the response of the ball resonator in any working condition, without prior knowledge of the sensor under interrogation. First, this method for refractive index sensing of a gold-coated resonator is applied, showing 1594 RIU−1 sensitivity; then, this concept is extended to a biofunctionalized ball resonator, detecting CD44 cancer biomarker concentration with a picomolar-level limit of detection (19.7 pM) and high specificity (30–41%).