[實(shí)用新型]一種基于新型MIM布拉格光柵的溫度傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920247419.5
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN209470789U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王各;朱君
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

本實(shí)用新型公開了一種基于新型MIM布拉格光柵的溫度傳感器，其特征是，包括自下而上順序疊接的基底層1和金屬層2，所述的金屬層2的中部設(shè)有納米腔3，納米腔3的兩個長邊界線呈對稱的S狀，納米腔3中設(shè)有感溫介質(zhì)，金屬層2和納米腔3構(gòu)成新型MIM布拉格光柵。這種傳感器不僅體積小、響應(yīng)快、制備過程簡單，而且還能提高靈敏度和Q值、減少半高全寬，從而實(shí)現(xiàn)生物、醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域的納米級傳感。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光通信技術(shù)及傳感領(lǐng)域，具體是一種基于新型MIM布拉格光柵的溫度傳感器。

背景技術(shù)

表面等離子體激元（SPPs）是與電子振蕩相干耦合的電磁波，在電介質(zhì)和金屬之間的界面處傳播，向兩側(cè)逐漸衰減。現(xiàn)在先進(jìn)的加工技術(shù)允許制造亞波長光子設(shè)備，SPPs的使用為下一代光子集成電路的利用開辟了可能性。在光學(xué)傳感領(lǐng)域，布拉格光纖光柵（FBG）已經(jīng)過大量的研究并被廣泛應(yīng)用，作為傳感器，具有有質(zhì)量輕、體積小、便攜、抗電磁干擾、精度不受光源強(qiáng)度影響，容易實(shí)現(xiàn)復(fù)用和分布式傳感等優(yōu)點(diǎn)，它可以應(yīng)用于折射率、溫度、應(yīng)力、扭曲、壓力、化學(xué)物質(zhì)濃度等方面的測量。

《Journal of Applied Optics》刊載了“Temperature sensor based on surface Bragg grating of side-polished fiber”一文，張勇等人提出的布拉格光柵溫度傳感器，得到的溫度靈敏度為。《Applied Optics》刊載了“Temperature sensor based on surface plasmon resonance within selectively coated photonic crystal fiber”一文，提出的在空氣孔內(nèi)壁涂上金屬膜，得到的溫度靈敏度。然而，目前，盡管研究人員對靈敏度進(jìn)行不斷的提升，但是靈敏度仍然較低，同時(shí)傳感器的制備方法過于復(fù)雜，并且填充傳感介質(zhì)十分困難，難于滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于新型MIM布拉格光柵的溫度傳感器。這種傳感器不僅體積小、響應(yīng)快、制備過程簡單，而且還能提高靈敏度和Q值、減少半高全寬，從而實(shí)現(xiàn)生物、醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域的納米級傳感。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：

一種基于新型MIM布拉格光柵的溫度傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，包括自下而上順序疊接的基底層和金屬層，所述的金屬層的中部設(shè)有納米腔，納米腔的兩個長邊界線呈對稱的S狀，納米腔中設(shè)有感溫介質(zhì)，金屬層和納米腔構(gòu)成新型MIM布拉格光柵。

所述基底層為二氧化硅。

所述的金屬層為銀。

所述納米腔的內(nèi)徑大小可調(diào)。

所述感溫介質(zhì)為具有高熱光系數(shù)的液體感溫材料，如乙醇。

上述溫度傳感器是采用氣相沉積法在二氧化硅基底層上沉積金屬層，隨后，通過刻蝕的方法在金屬層中刻蝕出納米腔。

入射光從納米腔的一側(cè)入射，從另一側(cè)出射，入射光選用近紅外波段光。

近紅外波段的入射光由納米腔的一側(cè)入射時(shí)，由于納米腔兩側(cè)為金屬Ag，所以SPPs可以被典型的金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)激發(fā)，SPPs沿著納米腔的一側(cè)向另一側(cè)傳播，在滿足MIM波導(dǎo)中支持的基本TM模式時(shí)，SPPs將進(jìn)一步往波導(dǎo)的另一側(cè)傳遞，但是，當(dāng)入射波長不滿足基本TM模式時(shí)，SPPs則不被激發(fā)，光波截止于入射側(cè)波導(dǎo)。

本技術(shù)方案中，諧振波長及透射率可以通過調(diào)節(jié)納米腔的內(nèi)徑大小來進(jìn)行相應(yīng)的定量調(diào)節(jié)，從而達(dá)到光學(xué)濾波的性能，納米腔中的感溫介質(zhì)可以是任意具有高熱光系數(shù)的液體感溫材料，由于液體感溫材料的折射率與溫度呈線性的關(guān)系，所以當(dāng)環(huán)境溫度的改變時(shí)，會導(dǎo)致感溫材料的折射率改變，從而影響諧振條件。