[发明专利]基于涂覆抗反射涂层的层状堆叠结构的级联折射率传感器

说明书

本发明公开一种基于涂覆抗反射涂层的层状堆叠结构的级联折射率传感器，包括信号发射器、磁场发生器、角度控制旋转台、耦合器、层状堆叠结构、微型电机、光谱分析仪和载物平台；所述信号发射器、磁场发生器、角度控制旋转台、耦合器、光谱分析仪均与微型电机电连接；所述角度控制旋转台还与层状堆叠结构连接；所述耦合器还与层状堆叠结构和光谱分析仪连接；所述层状堆叠结构包括主体结构和抗反射涂层；所述主体结构包括依次排列的介质A₁和InSb₁介质；所述抗反射涂层包括依次排列的介质InSb₂、介质A₁和介质A₂。本发明通过调控磁场强度的大小，可以实现不同折射率范围的级联测量。该传感器具有设计新颖、测量范围大、灵敏度高、功能可级联等特点。

技术领域

本发明涉及传感测量技术领域，具体涉及一种基于涂覆抗反射涂层的层状堆叠结构的级联折射率传感器。

背景技术

以传感器为核心的检测系统就像神经和感官一样，源源不断地向人类提供宏观与微观世界的种种信息，成为人们认识自然、改造自然的有利工具。传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。传感器是获取信息的主要途径与手段。没有传感器，现代化生产就失去了基础。传感器是边缘学科开发的先驱。传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断等多个领域。

由于折射率的精确测量在环境保护、食品安全、工业生产以及军事应用等多方面均表现出及其重要的价值，因此用于测量折射率的各种新型传感器也层出不穷。传感器设计通常有四种调制机制：角度调制、波长调制、相位调制、幅值调制。近年来，由于角度调制具有高精度、高分辨率、小角度测量、适用环境广等优点受到了研究者们的青睐。

经检索发现，公开号CN110501307A的中国专利于2019年11月26日公开了一种基于量子增强的光纤表面等离子体共振折射率传感器，其通过测量强度变化获得折射率变化量，克服了普通折射率传感器受到波长灵敏度和分辨率的限制，使得测量精度不能进一步提高的问题。公开号CN108844919A的中国专利于2020年11月13日公开了一种包层反射式光纤光栅折射率传感器，其通过监测包层模光场波长和强度的变化感知外部折射率变化，实现对折射率的测量，进而实现全光纤高灵敏度折射率测量。

可见，现有技术已对提高折射率传感器测量精度和分辨率进行了研究，但并没有基于角度调制原理来提供一种能够提高测量精度并扩大量程的折射率传感器。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于涂覆抗反射涂层的层状堆叠结构的级联折射率传感器，该折射率传感器基于角度调制的原理进行设计，采用抗反射涂层抑制反射率，提高了角度选择特性的矩形系数，从而提高了测量的精度；同时采用磁场调控的方式实现了测量范围的级联，扩大了量程。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种基于涂覆抗反射涂层的层状堆叠结构的级联折射率传感器，包括载物平台和设置在所述载物平台上的信号发射器、磁场发生器、角度控制旋转台、耦合器、层状堆叠结构、微型电机和光谱分析仪；所述信号发射器、磁场发生器、角度控制旋转台、耦合器和光谱分析仪分别与微型电机电连接；所述耦合器与光谱分析仪连接；所述角度控制旋转台和耦合器分别与层状堆叠结构连接；所述层状堆叠结构包括主体结构和位于主体结构两端的抗反射涂层；所述主体结构包括依次排列的介质A₁和介质InSb₁；所述抗反射涂层包括依次排列的介质InSb₂、介质A₁和介质A₂。

进一步的，所述级联功能通过调整磁场强度的大小实现；所述磁场强度为0T时，可以测量的折射率范围为1.1-1.5；所述磁场强度为1.25T时，可以测量的折射率范围为1.5-1.8。