[发明专利]基于呈月牙状谐振腔的温度传感器

说明书

本发明公开了一种基于呈月牙状谐振腔的温度传感器，其特征是，包括自下而上顺序叠接的基底层和金属层，所述的金属层中设有互不相通的外形呈“T”形状的矩形谐振腔和外形呈“月牙”形状的谐振腔，其中，矩形谐振腔中呈“一”形状部分与金属层的最长边相等，谐振腔位于矩形谐振腔中呈“突起状”部分的端头旁和矩形谐振腔不相通，矩形谐振腔中和谐振腔中设有感温介质。这种传感器不仅体积小、响应快、制备过程简单，而且还能提高灵敏度和Q值、减少Fano共振谱线的半高全宽，从而实现生物、医学检测领域的纳米级传感。

技术领域

本发明涉及光通信技术及传感领域，具体是一种基于呈月牙状谐振腔的温度传感器。

背景技术

Fano共振是由连续态能带（宽广辐射的亮模式）与离散态能级（狭窄非辐射的暗模式） 相互干涉形成，其共振线型表现为明显的不对称性以及对结构参数和周围环境异常敏感。基于表面等离子激元（SPPs）的Fano共振在纳米结构上的传播突破了原有原子物理学和经典光学理论的限制，同时，其尖锐而非对称的消光光谱可以增大传感器的分辨率，在传感领域具有较大的潜在应用价值，得到了科研人员广泛关注。在SPP体系中发现的Fano共振效应在光开关、等离子体诱导透明、慢光、传感等方面均有广泛应用，其已成为纳米光子学研究的热点。

《纳米快报》2011年刊载的“Plasmon Line Shaping Using Nanocrosses for High Sensitivity Localized Surface Plasmon Resonance Sensing”一文中，该研究团队提出的传感器灵敏度可达 1000 nmRIU^-1。在2013年，《光学杂志》的“A giant localized field enhancement and high sensitivity in an asymmetric ring by exhibiting Fano resonance” 一文中灵敏度为626nmRIU^-1。2019年， 在《光学快报》的“Ultra-compact high-sensitivity plasmonic sensor based on Fano resonance with symmetry breaking ring cavity”一文中，得到的温度灵敏度为0.701。然而，目前，尽管研究人员对灵敏度进行不断的提升，但是灵敏度仍然较低，同时传感器的制备方法过于复杂，并且填充传感介质十分困难，难于满足大规模生产的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于呈月牙状谐振腔的温度传感器。这种表面等离子传感器不仅体积小、响应快、制备过程简单，而且还能提高灵敏度和Q值、减少Fano共振谱线的半高全宽，从而实现生物、医学检测领域的纳米级传感。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于呈月牙状谐振腔的温度传感器，与现有技术不同的是，包括自下而上顺序叠接的基底层和金属层，所述的金属层中设有互不相通的外形呈“T”形状的矩形谐振腔和外形呈“月牙”形状的谐振腔，其中，矩形谐振腔中呈“一”形状部分与金属层的最长边相等，谐振腔位于矩形谐振腔中呈“突起状”部分的端头旁和矩形谐振腔不相通，矩形谐振腔中和谐振腔中设有感温介质。

所述矩形谐振腔和谐振腔的外形尺寸大小均可调。

所述矩形谐振腔和谐振腔的厚度与金属层的厚度相等。

所述基底层为二氧化硅。

所述的金属层为银。

所述的矩形谐振腔和谐振腔中填充感温介质，感温介质为具有高热光系数的液体感温材料，如乙醇。

这种温度传感器是采用气相沉积法在二氧化硅基底层上沉积金属层，随后，通过刻蚀的方法在金属层中刻蚀出矩形谐振腔和谐振腔。

入射光从矩形谐振腔的一侧入射，从另一侧出射，入射光选用近红外波段光。