为了提高光子晶体折射率传感器的灵敏度和品质因数，提出了一种基于表面波谐振原理的缺陷态光子晶体棱镜耦合传感结构。通过分层传输矩阵法对该结构建立传感理论模型，得出古斯汉欣位移与谐振波长的变化关系，从而建立谐振波长与待测样本折射率的关系模型。以SiO2-Al2O3-SiO2作为缺陷腔来代替传统表面等离子体共振(SPR)传感器中的金膜，构成折射率敏感层；采用Al2O3作为吸收层，从而在反射光谱中得到谐振缺陷峰，通过缺陷峰值的漂移实现待测样本折射率的动态监测；以乙二醇溶液为待测样本，对该折射率传感结构的Q值及灵敏度进行了分析。结果表明，其灵敏度约为3596 nm·RIU-1(RIU为相对折射率单位)，Q值约为1087.7，证明了结构设计的有效性，并可为高灵敏度和高Q值折射率传感器的设计提供一定的理论指导。

针对现有表面等离子激元折射率传感器纵向探测深度小、探测范围无法覆盖整个细胞厚度的问题, 提出一种大探测深度、高灵敏度的活细胞折射率实时测量方法, 并利用该方法开展了药物敏感性的实验研究。基于偏振选择吸收效应, 设计并搭建了全内反射条件下的石墨烯折射率传感系统, 进行了不同质量分数氯化钠溶液折射率的测量, 结果表明系统具有9.5×106 mV/RIU的灵敏度和5.5×10-7 RIU的分辨率; 利用该系统开展了活细胞药物敏感性的实验研究, 分别研究了顺铂和紫杉醇作用于Ramos细胞和Jeko-1细胞时生物演化过程中细胞折射率的实时变化规律, 验证了折射率变化与其药性机理作用的一致性。