[實用新型]一種光柵結構的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置

有效

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• 申請日: 2015-07-09
• 公開（公告）號: CN204788719U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 朱君;秦柳麗;宋樹祥;傅得立
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K11/00
• 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

本實用新型屬于傳感器技術領域，具體是一種光柵結構的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置。

背景技術

表面等離子技術可以實現(xiàn)亞波長尺度的放大、檢測光信息，這就為實現(xiàn)光子回路、光電集成回路提供了可能。當前已經產生了以表面等離子技術研究為核心內容的亞波長光學這一學科，科學家們對此進行了廣泛的研究，提出了各種的器件與機理。尤其以荷蘭FOM研究所的AlbertPolman課題組，對表面等離子技術在光傳輸、信息通訊、集成光子學等領域應用提出了廣泛的預測。無論是傳統(tǒng)光波導還是光子晶體器件，由于受到光的衍射極限的限制，單個元件尺寸始終局限在幾倍甚至是幾十波的光波長量級，顯然無法實現(xiàn)超大規(guī)模的集成。而表面等離子技術卻能輕易的突破衍射極限，這為實現(xiàn)納米量級尺度下約束和操縱光能量提供可依據(jù)。目前表面等離子技術傳感裝置大都集中在生物傳感、氣體傳感等領域。

而《光學學報》在2014年34卷第5期0206005頁上登載了“基于側邊拋磨光纖表面等離子體共振的折射率和溫度傳感研究”一文，暨南大學的羅云瀚課題組通過磁控濺射法濺射金膜制成側邊拋磨光纖表面等離子體共振傳感器，對傳感器的溫度特性完成了研究，然而目前還未看到利用表面等離子技術實現(xiàn)溫度傳感的應用。從當前發(fā)展來看，微光機電系統(tǒng)中對各類傳感裝置的要求越來越高，這就使得利用特殊技術或材料制作復雜環(huán)境應用的高靈敏度、超速傳感裝置成為了首要目標。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種光柵結構的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置。這種裝置能夠彌補微機電系統(tǒng)應用中溫度傳感器在低溫或高溫特殊環(huán)境條件下精度低、靈敏度小、穩(wěn)定性差、反應時間長的缺陷，且結構簡單、易于實現(xiàn)。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案是：

一種光柵結構的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，包括順序疊接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質波導結構。

所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對稱的鈮酸鋰介質波導結構，可以增強表面等離子模式耦合效果，增加表面等離子的傳播距離。

所述鈮酸鋰介質波導結構的中間層金層為周期光柵結構，不僅可以增強表面等離子激發(fā)效果，還能增強光子局域化更方便的實現(xiàn)信號檢測。

所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰的介質波導結構，采用溶膠—凝膠工藝制備，這樣的晶體鈮酸鋰溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復利用。

通過波長為632nm的He-Ne激光器出射的P偏振光以大于玻璃與鈮酸鋰晶體間的全反射角角度入射到玻璃層，由于鈮酸鋰在環(huán)境溫度的變化時會發(fā)生折射率變化，這樣會改變波導結構中表面等離子的耦合強度，使得出射光的光程差和位相差變化，通過光功率變化與溫度變化間的關系，利用光功率計測量出射光光功率確定溫度變化量。

所述的光功率計通過以下關系得到溫度傳感量：其中是測量前的光程差引起的位相差，ΔL為光程差，通過相位差計算得到，h為比例常數(shù)，P₀為測量前的功率，P為變化后的功率。

這種等離子激元溫度傳感裝置將亞波長尺度的表面等離子技術應用在溫度傳感領域提高了器件的適應性和靈敏度，彌補了微機電系統(tǒng)應用中溫度傳感器精度低、穩(wěn)定性差、反應時間長的缺陷，特別是具有的納米級尺寸可以為光電集成的發(fā)展提供關鍵器件。

附圖說明

圖1為實施例的結構示意圖。

圖中1.玻璃層2.第一鈮酸鋰層3.金層4.第二鈮酸鋰層5.偏振光6.出射光。

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，但不是對本實用新型限定。

實施例：

參照圖1，一種光柵結構的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，包括順序疊接的底層玻璃層1、第一鈮酸鋰層2、金層3和第二鈮酸鋰層4，第一鈮酸鋰層2、金層3和第二鈮酸鋰層4形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質波導結構。

所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對稱的鈮酸鋰介質波導結構，可以增強表面等離子模式耦合效果，增加表面等離子的傳播距離。

所述鈮酸鋰介質波導結構的中間層金層3為周期光柵結構，不僅可以增強表面等離子激發(fā)效果，還能增強光子局域化更方便的實現(xiàn)信號檢測。

所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰的介質波導結構，采用溶膠—凝膠工藝制備，這樣的晶體鈮酸鋰溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復利用。