[實用新型]一種雙圓柱形MIM表面等離子波導結構的加速度傳感裝置

有效

• 申請號: 201520454693.1
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN204789621U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 秦柳麗;朱君;宋樹祥;傅得立
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域

本實用新型涉及傳感器技術，具體是一種雙圓柱形MIM表面等離子波導結構的加速度傳感裝置。

背景技術

微光機電系統（MicroOpticalElectroMechanicalSystem，簡稱MOEMS）是近幾年發展起來的一支極具有活力的新技術系統，它是由微光學、微電子和微機械相結合而得到的一種新型的微光學結構系統。除了能夠繼承微電子機械系統（Micro-Electro-MechanicalSystem，簡稱MEMS）成熟的制作工藝外，MOEMS能把各種MEMS結構與微光學器件、光學諧振腔、光波導、半導體激光器、光檢測器件等完整地集成在一起。作為航空航天、智能汽車、智能電子產品（智能手機、電腦等）、機器人、高技術武器等高新技術領域的關鍵傳感器件之一，加速度傳感器通過檢測敏感單元材料的導電特性、力學特性或者溫度特性來檢測加速度的變化量。作為MOEMS的一個典型代表，近年來在這方面的研究也越來越多。尤其以2007年Bhola課題組提出的一種固化在懸臂梁上的微環加速度傳感器，正是通過檢測微環有效折射率的變化引起的波長漂移實現對外界加速度的檢測，此加速度傳感器的靈敏度為。然而隨著外界環境及自身屬性的限制，這類敏感元件已經無法滿足人們對微光機電系統越來越高的要求。表面等離子共振(Surfaceplasmonresonance，簡稱SPR)是金屬薄膜與介質交界面處的自由電子因受到倏逝波的激發而產生的自由電子集體振蕩的現象。表面等離子波可以在亞波長結構體系中傳播，形成高集成度光子回路，是把光學器件與電子器件集成到一起的重要途徑，這使其在傳感技術領域受到了國內外諸多學者的廣泛重視。

從目前發展來看，微光機電系統的加速度傳感器件急需解決適應復雜環境、響應速度快、動態范圍大等問題，與此同時SPR傳感器研究大都集中在生物傳感、氣體傳感等領域。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供一種雙圓柱形MIM表面等離子波導結構的加速度傳感裝置。這種裝置不僅能夠彌補微電子機械系統傳感器受外界環境、自身屬性限制的不足，還能夠改善傳統微環傳感器的響應時間長、靈敏度低等問題，這種裝置結構簡單、易于實現。

實現本實用新型目的的技術方案是：

一種雙圓柱形MIM表面等離子波導結構的加速度傳感裝置，包括Si基底，與現有技術不同的是，還包括

大小相同的第一MIM波導結構和第二MIM波導結構，所述MIM波導結構為圓柱形MIM波導結構；所述第一MIM波導結構和第二MIM波導結構設置在Si基底上；

光纖直波導，所述光纖直波導設置在Si基底上，所述第一MIM波導結構和第二MIM波導結構對稱設置在光纖直波導的兩側，并與光纖直波導靠接。

入射光由光纖直波導輸入，通過倏逝波耦合到2個MIM波導結構。入射光為可調諧激光脈沖，調制范圍為600-900nm。

所述的圓柱形MIM波導結構是對稱的金-二氧化硅-金表面等離子波導。

所述的光纖直波導是采用微納光纖通過酒精燈一次熔融拉伸形成。

工作原理為：入射光由光纖直波導輸入，通過倏逝波不斷耦合到2個MIM波導結構；當波導施加加速度時，由于彈光效應MIM波導結構的折射率發生變化，產生的表面等離子倏逝波傳播發生變化，這樣就會導致雙圓柱形MIM波導間諧振波長發生漂移，從而使得光纖直波導輸出端的光強度發生改變；通過檢測光纖直波導輸出端口處波長的漂移量，實現對加速度的檢測。

這種裝置能夠通過調節MIM波導的幾何參數，實現調節表面等離子模式的傳輸特性，通過檢測光纖直波導輸出端口的波長變化實現加速度的檢測。這種裝置不僅彌補了微電子機械系統傳感器受外界環境、自身屬性限制的不足，還改善了傳統微環傳感器的響應時間長、靈敏度低等問題，這種裝置結構簡單、易于實現。

附圖說明

圖1為實施例的結構示意圖。

圖中，1.Si基底2.光纖直波導3.第一MIM波導結構4.第二MIM波導結構5.可調諧激光器6.光譜儀。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型內容作進一步闡述說明，但不是對本實用新型的限定。

實施例：

參照圖1，一種雙圓柱形MIM表面等離子波導結構的加速度傳感裝置，包括Si基底1，還包括

大小相同的第一MIM波導結構3和第二MIM波導結構4，所述MIM波導結構為圓柱形MIM波導結構；所述第一MIM波導結構3和第二MIM波導結構4設置在Si基底1上；