[發(fā)明專利]基于呈月牙狀諧振腔的溫度傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010116421.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111076840A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王各;朱君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/20
• 分類號(hào): G01K11/20
• 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: 覃永峰

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于呈月牙狀諧振腔的溫度傳感器，其特征是，包括自下而上順序疊接的基底層和金屬層，所述的金屬層中設(shè)有互不相通的外形呈“T”形狀的矩形諧振腔和外形呈“月牙”形狀的諧振腔，其中，矩形諧振腔中呈“一”形狀部分與金屬層的最長(zhǎng)邊相等，諧振腔位于矩形諧振腔中呈“突起狀”部分的端頭旁和矩形諧振腔不相通，矩形諧振腔中和諧振腔中設(shè)有感溫介質(zhì)。這種傳感器不僅體積小、響應(yīng)快、制備過(guò)程簡(jiǎn)單，而且還能提高靈敏度和Q值、減少Fano共振譜線的半高全寬，從而實(shí)現(xiàn)生物、醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域的納米級(jí)傳感。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信技術(shù)及傳感領(lǐng)域，具體是一種基于呈月牙狀諧振腔的溫度傳感器。

背景技術(shù)

Fano共振是由連續(xù)態(tài)能帶（寬廣輻射的亮模式）與離散態(tài)能級(jí)（狹窄非輻射的暗模式） 相互干涉形成，其共振線型表現(xiàn)為明顯的不對(duì)稱性以及對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)和周圍環(huán)境異常敏感。基于表面等離子激元（SPPs）的Fano共振在納米結(jié)構(gòu)上的傳播突破了原有原子物理學(xué)和經(jīng)典光學(xué)理論的限制，同時(shí)，其尖銳而非對(duì)稱的消光光譜可以增大傳感器的分辨率，在傳感領(lǐng)域具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值，得到了科研人員廣泛關(guān)注。在SPP體系中發(fā)現(xiàn)的Fano共振效應(yīng)在光開(kāi)關(guān)、等離子體誘導(dǎo)透明、慢光、傳感等方面均有廣泛應(yīng)用，其已成為納米光子學(xué)研究的熱點(diǎn)。

《納米快報(bào)》2011年刊載的“Plasmon Line Shaping Using Nanocrosses for High Sensitivity Localized Surface Plasmon Resonance Sensing”一文中，該研究團(tuán)隊(duì)提出的傳感器靈敏度可達(dá) 1000 nmRIU^-1。在2013年，《光學(xué)雜志》的“A giant localized field enhancement and high sensitivity in an asymmetric ring by exhibiting Fano resonance” 一文中靈敏度為626nmRIU^-1。2019年， 在《光學(xué)快報(bào)》的“Ultra-compact high-sensitivity plasmonic sensor based on Fano resonance with symmetry breaking ring cavity”一文中，得到的溫度靈敏度為0.701。然而，目前，盡管研究人員對(duì)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(guò)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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種基于呈月牙狀諧振腔的溫度傳感器。這種表面等離子傳感器不僅體積小、響應(yīng)快、制備過(guò)程簡(jiǎn)單，而且還能提高靈敏度和Q值、減少Fano共振譜線的半高全寬，從而實(shí)現(xiàn)生物、醫(yī)學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域的納米級(jí)傳感。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種基于呈月牙狀諧振腔的溫度傳感器，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，所述的金屬層中設(shè)有互不相通的外形呈“T”形狀的矩形諧振腔和外形呈“月牙”形狀的諧振腔，其中，矩形諧振腔中呈“一”形狀部分與金屬層的最長(zhǎng)邊相等，諧振腔位于矩形諧振腔中呈“突起狀”部分的端頭旁和矩形諧振腔不相通，矩形諧振腔中和諧振腔中設(shè)有感溫介質(zhì)。

所述矩形諧振腔和諧振腔的外形尺寸大小均可調(diào)。

所述矩形諧振腔和諧振腔的厚度與金屬層的厚度相等。

所述基底層為二氧化硅。

所述的金屬層為銀。

所述的矩形諧振腔和諧振腔中填充感溫介質(zhì)，感溫介質(zhì)為具有高熱光系數(shù)的液體感溫材料，如乙醇。

這種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(guò)刻蝕的方法在金屬層中刻蝕出矩形諧振腔和諧振腔。

入射光從矩形諧振腔的一側(cè)入射，從另一側(cè)出射，入射光選用近紅外波段光。