[实用新型]一种基于Fano共振的混合食用植物油质量分数传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于Fano共振的混合食用植物油质量分数传感器，其特征在于，包括自下而上依次叠接的基底层和金属层，所述金属层的中部设有贯穿金属层的带间隙主波导，在带间隙主波导的同一侧设有对称设置的互不相通的外形呈“L”形的第一谐振腔和外形呈“L”形的第二谐振腔，其中，第一谐振腔和第二谐振腔的外形一致的部分相邻，第一谐振腔和第二谐振腔与带间隙主波导两两互不相通，在带间隙主波导、第一谐振腔和第二谐振腔组成的整体波导结构中，依次填充花生油含量不同的混合食用植物油。这种传感器不仅体积小，响应快，制备过程简单，而且还具备高灵敏度和FOM，从而实现生产、生活检测领域的纳米等级传感。

技术领域

本实用新型涉及光通信技术及光传感领域，具体为一种基于Fano共振的混合食用植物油质量分数传感器。

背景技术

在经典光学中，Fano共振的非对称谱线来源于两个散射振幅之间的干涉，这两个散射振幅分别来自于连续态的散射（背景散射）以及离散态的散射（共振过程）。共振态的能量必须处于连续态（背景散射）的能量范围之内才能发生Fano共振现象。当接近共振能量的时候，背景散射振幅通常会缓慢的变化，而共振散射振幅则会在幅度和相位上快速变化，形成了非对称分布。由于其在光谱中呈现非对称线型，并且小的扰动可以引起剧烈的强度变化和波长漂移，成为表面等离子激元（SPPs）传感器件的一个新的研究方向。近年来，人们对Fano共振进行了大量的研究。

《Sensor》在2016年刊载了“Fano Resonance Based on Metal-Insulator-MetalWaveguide-Coupled Double Rectangular Cavities for Plasmonic Nanosensors”这篇文章，Zhidong Z团队提出了一种基于金属-绝缘体-金属波导耦合双矩形腔的传感器，灵敏度为nm/RIU；《Journal of Optics》刊载了“A giant localized field enhancement andhigh sensitivity in an asymmetric ring by exhibiting Fano resonance”，文中提出了一种不对称环型中实现传感器，灵敏度为626nm/RIU；《Acta Photonica Sinica》刊载了“Study on the Transmission Characteristics of the Fano Resonance Based on theSemi-ring Structure”，文中提出了一种基于半环形结构的传感器，灵敏度为700nm/RIU。但是，尽管工作者们一直在不断提高灵敏度，但灵敏度仍不高。同时，传感器设备制备复杂，成品率差和实现方式不易等等问题一直都在影响着传感器的工业化生产。

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Fano共振的混合食用植物油质量分数传感器。这种传感器不仅体积小、响应快、测量精度高、制备过程简单，同时还提高了灵敏度和优质因子FOM（Figure of Merits，简称FOM），可应用于生产、生活检测领域的纳米等级传感要求。

实现本实用新型的设计方案是：

一种基于Fano共振的混合食用植物油质量分数传感器，与现有技术不同的是，包括自下而上依次叠接的基底层和金属层，所述金属层的中部设有贯穿金属层的带间隙主波导，在带间隙主波导的同一侧设有对称设置的互不相通的外形呈“L”形的第一谐振腔和外形呈“L”形的第二谐振腔，第一谐振腔和第二谐振腔的外形一致的部分相邻；第一谐振腔和第二谐振腔与带间隙主波导两两互不相通，在带间隙主波导、第一谐振腔和第二谐振腔组成的整体波导结构中，依次填充花生油含量不同的混合食用植物油。

所述第一谐振腔和第二谐振腔与带间隙主波导的几何结构参数均可调，几何结构参数分别为带间隙主波导的高度、“L”型谐振腔靠近带间隙主波导一侧的内部高度、两个“L”型谐振腔的外侧高度和总宽度和“L”型谐振腔与带间隙主波导的间距。

所述的基底层为二氧化硅。