[实用新型]一种基于塔姆态等离激元的光学传感器

说明书

本实用新型公开一种基于塔姆态等离激元的光学传感器，包括响应层和分布式布拉格反射镜，所述分布式布拉格反射镜包括若干交替排列的第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率小于第二介质层；所述响应层设置在所述分布式布拉格反射镜具有第二介质层的端部，所述响应层和分布式布拉格反射镜之间具有引流层。通过采用新的响应层，并在分布式布拉格反射镜和响应层之间设置引流层，有效提升了传感器的灵敏度。

技术领域

本实用新型涉及光学传感器领域，具体涉及一种基于塔姆态等离激元的光学传感器。

背景技术

近年来，基于表面等离激元(surface plasmon resonance,SPR)的光学传感器由于具有高灵敏度、高稳定性、无标签和实时检测能力强等优点，被广泛的用于生物和化学上的传感监测。

表面等离激元塔姆(Tamm)态，作为表面等离激元体系的一种新共振模式，结合了表面等离激元与光学塔姆态的优势。光子晶体或者分布式布拉格反射镜(distributedBragg reflection，DBR)结构被认为是形成塔姆态等离激元的理想结构。光从“金属-DBR”结构中的金属一侧入射，激发的塔姆态等离激元存在于金属与分布式布拉格反射镜的分界面处。分界面处的光强最强，在垂直于分界面的两侧光强迅速衰减。该结构的优势在于它是平面结构且不需要严格的光入射匹配条件，在反射谱中对结构参数及环境折射率变化非常敏感，因而可用于设计高灵敏度的光学传感器。

问题在于，基于塔姆态等离激元的光学传感器通常应用于与分析液体接触，但由于传感器与液体接触面积有限，且与特定液体分子的结合能力较差，无法很好地对待测物质进行响应，从而影响了传感器的探测灵敏度。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种基于塔姆态等离激元的光学传感器，通过采用新的响应层，并在分布式布拉格反射镜和响应层之间设置引流层，有效提升了传感器的灵敏度。

为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是一种基于塔姆态等离激元的光学传感器，包括响应层和分布式布拉格反射镜，所述分布式布拉格反射镜包括若干交替排列的第一介质层和第二介质层，所述第一介质层的折射率小于第二介质层；所述响应层设置在所述分布式布拉格反射镜具有第二介质层的端部，所述响应层和分布式布拉格反射镜之间具有引流层。

优选的，所述引流层具有用于流入待分析的气体或液体的镂空结构，所述镂空结构的边界分别与响应层和第二介质层接触。

优选的，所述引流层的厚度为240-270nm，所述镂空结构的宽度为1400-1600nm。

优选的，所述第一介质层和第二介质层各有5层，所述第一介质层与第二介质层的厚度比为2:1。

优选的，所述响应层为Ti₃C₂T_x的MXene薄膜，其中T为包含-O、-OH、-F中一种或多种的官能团，x为官能团数量。

优选的，所述响应层的厚度为375-425nm。

优选的，所述第一介质层为SiO₂材质的介质层，所述第二介质层为TiO₂或SiC材质的介质层，所述引流层为SiO₂材质。

本申请与现有技术相比，其有益效果为：

在响应层和分布式布拉格反射镜之间设置引流层，待检测的液体在引流层的作用下经过传感器的检测光路，与响应层充分接触，实现了充分的响应检测，确保传感器对液体分子的检测灵敏度。

引流层的镂空结构的边界与响应层和第二介质层接触，即响应层和第二介质层构成镂空边界的一部分。当待检测的液体或气体通过镂空结构进入传感器时，可以充分地充满检测光路，保证光谱响应的稳定性。