[实用新型]一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器，包括基底层和叠接在基底层上面的金属银纳米层，所述金属银纳米层由其中部设有的直波导管分成相等的两部分，直波导管的两侧分别设有第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔，第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔均设有矩形孔径与直波导管连通构成直波导管、矩形孔径和椭圆谐振腔的连通腔体结构，腔体结构中填充乙醇形成乙醇绝缘层，使得乙醇绝缘层及其两侧的银纳米层构成的银纳米层‑乙醇层‑银纳米层的主波导结构为金属‑介质‑金属波导的表面等离子共振结构。这种温度传感器成本低、使用方便，能提高温度传感的灵敏度，使得复杂环境下温度传感的应用得以实现。

技术领域

本实用新型涉及微纳传感领域，具体是一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器。

背景技术

与传统的温度传感器不同，等离子体温度传感器是利用温度和表面等离子谐振（surface plasmon resonance，简称SPR）的关系来实施传感的。SPR作为一种表面定向的方法，显示出了作为传感器的巨大潜力，其允许在不使用标记分子的情况下，实时分析生物特异性的相互作用，另外，SPR具有较强的稳定性和鲁棒性。正是因为这些独特的性质，使得其迅速得到科学界的广泛关注。早在1982年新加坡南洋理工的Nylander的团队验证了表面等离子谐振用于生物传感的可能性；1993年，华盛顿大学Jorgenso团队开发了一款光纤传感器，从此，众多以SPR为基础的传感器相继提出。

SPR在温度传感的应用方面，早在1997年美国华盛顿大学José Meléndez的团队提出了一种内置式温度传感器，这种传感器由近红外发光二极管激发。此后数十年一系列的温度传感器相继被提出，但这类温度传感器的高成本、较差的易用性和低灵敏度的技术瓶颈，依然限制了SPR传感器的发展与应用。

目前对于SPR的温度传感器主要集中在倏逝耦合的研究，对于高灵敏度的孔径耦合的温度传感的研究较少。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器。这种温度传感器成本低、使用方便，并能提高温度传感的灵敏度，使得复杂环境下温度传感的应用得以实现。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于乙醇填充的非对称椭圆谐振腔的多功能温度传感器，与现有技术不同的是，包括基底层和叠接在基底层上面的金属银纳米层，所述金属银纳米层由其中部设有的直波导管分成相等的两部分，直波导管的两侧分别设有第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔，第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔均设有矩形孔径与直波导管连通构成直波导管、矩形孔径和椭圆谐振腔的连通腔体结构，腔体结构中填充乙醇形成乙醇绝缘层，使得乙醇绝缘层及其两侧的银纳米层构成的银纳米层-乙醇层-银纳米层的主波导结构为金属-介质-金属波导的表面等离子共振结构。

所述第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔设在直波导管两侧的位置为非对称位置。

所述第一椭圆谐振腔和第二椭圆谐振腔的高度均与银纳米层的厚度相等。

所述基底层为二氧化硅层。

二氧化硅基底层通过溶胶-凝胶工艺制作，进而确保基底具有良好的缓冲特性。

金属银纳米层首先被沉积在二氧化硅基底层上，并采用聚焦离子束在金属银纳米层的中部刻蚀出直波导管、矩形孔径和椭圆谐振腔的连通腔体结构并填充乙醇形成乙醇绝缘层。

乙醇具有较高的热光系数，热光吸收效率较高，是理想的温度感应材料，通过毛细管吸引力将乙醇填充进直波导管、矩形孔径和椭圆谐振腔的连通腔体结构中，并采用透明介质将乙醇密封在连通腔体结构中。