[发明专利]一种基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器、传感测试装置及方法

权利要求书

1.一种基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，包括：基底、金膜、间隔层、纳米弯月阵列；其中：

所述金膜，蒸镀在所述基底上，用于消除透射；

所述间隔层，设置在所述金膜上，用于间隔所述金膜与所述纳米弯月阵列；

所述纳米弯月阵列，设置在所述间隔层上，当光照射与纳米弯月阵列发生共振时，激发局域表面等离激元共振偶极模或高阶模。

2.根据权利要求1所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述纳米弯月阵列呈周期性非对称排布，且周期可任意选择。

3.根据权利要求2所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述纳米弯月阵列中的纳米弯月的材料、内圆直径、内径和外径差以及纳米弯月尖端的圆切半径均具备选择性，能够选择性地感应出不同的高阶等离激元共振模式，并且能实现极窄带宽、极强电磁场增强的高阶等离激元的激发。

4.根据权利要求2所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述纳米弯月的材料采用折射率为负的贵金属，包括但不限于金、银、铂、铝中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述金膜的厚度为50～150nm；所述间隔层厚度为20～100nm；所述纳米弯月的厚度为40～100nm。

6.根据权利要求1所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述间隔层为绝缘体或半导体，包括但不限于SiO₂、MgF2。

7.根据权利要求1所述的基于非对称纳米结构完美吸收体的折射率传感器，其特征在于，所述间隔层使上层的所述纳米弯月阵列与下层的金膜各自形成反向平行电流，形成环路电流腔，循环电流产生一个磁矩，与入射光的磁场相互作用。

8.一种基于上述权利要求1-7中任意一项权利要求所述折射率传感器的传感测试装置，其特征在于，包括：折射率传感器、光源、反射镜、光谱仪、传感器腔室、溶液流入口以及溶液流出口；其中：

所述光源由反射镜反射到所述折射率传感器，由所述光谱仪所接收；

所述折射率传感器设置在所述传感器腔室内，且被所述传感器腔室包围；

所述溶液流入口和溶液流出口分别开设在所述传感器腔室顶部的两端，待测液体从所述溶液流入口流入，经过所述折射率传感器测试后从所述溶液流出口流出。

9.一种基于上述权利要求8所述传感测试装置的测试方法，其特征在于，包括：

S1、获取所述折射率传感器在周围环境为空气(n＝1)时的反射率：

设置周围环境为空气(n＝1)，光源垂直入射且光的偏振方向为C偏振，入射光照射到所述折射率传感器上，由所述折射率传感器接收后，将反射光反射到反射镜上，最后由光谱仪接收；

S2、获取所述折射率传感器在周围环境为水(n＝1.312)时的反射率：

将周围环境由空气(n＝1)改变为水(n＝1.312)，光源垂直入射且光的偏振方向为C偏振，入射光照射到所述折射率传感器上，由所述折射率传感器接收后，将反射光反射到反射镜上，最后由光谱仪接收；

S3、根据以下公式计算FOM*：

FOM*＝max|(dI(λ)/dn(λ))/I(λ)|

其中，dI(λ)/I(λ)是由折射率变化dn(λ)引起的固定波长处的相对强度变化；I(λ)对应于FOM*达到最大值时的强度；

S4、对于特定的应用，为空气以外的周围介质设计完美的吸收率。