[实用新型]柔性共振型光学芯片及应用该芯片的传感器

说明书

本实用新型公开的柔性共振型光学芯片和应用该芯片的传感器，包括承载件，为柔性基底，使用柔性光透明聚合物材料；低折射率缓冲层，形成于所述承载件一表面。本实用新型还公开了一种应用柔性共振型光学芯片的传感器。由于本实用新型采用柔性聚合物材料代替了以往一直采用的玻璃、硅等刚性衬底，其机械柔韧性大幅提升，不易破损，且实验测试表明，其光学特性未受其衬底材料改变的影响。本实用新型的柔性共振型芯片，可以应用于棱镜耦合、光栅耦合、光波导耦合等多种模式下，灵活性高，适用性强。

技术领域

本实用新型属于光学传感器技术领域，具体涉及一种柔性共振型光学芯片，本实用新型还涉及应用该芯片的传感器。

背景技术

表面等离子体共振(Surface Plasma Resonance，简称SPR)传感器是一种基于表面消逝波敏感的生化检测与分析仪器，具有抗电磁干扰、免标记、原位实时等优点，在环境监测、食品安全与公共安全检测、临床医学、生物与生命科学、表面与界面科学等领域具有广泛应用需求。但其基底多采用硅、玻璃等刚性材料，机械柔韧性严重不足，无法应用于可穿戴设备、可折叠显示设备等众多新兴领域。目前还缺少一种制作简单、成本较低的柔性共振芯片。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种柔性共振型光学芯片，解决了现有基底机械柔韧性严重不足的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种应用柔性共振型光学芯片的传感器。

本实用新型所采用的第一种技术方案是：柔性共振型光学芯片，包括：

承载件，为柔性基底，使用柔性光透明聚合物材料；

低折射率缓冲层，形成于承载件一表面。

本实用新型第一种技术方案的特点还在于，

承载件的材料不仅限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)中的一种。

低折射率缓冲层的材料不仅限于金、银或金银合金及其他低折射率金属、非金属材料。

还包括高折射率介质层，形成于低折射率缓冲层的非与承载件接触的另一表面，使用光透明材料，可以用作柔性漏模波导共振芯片及传感器；将柔性共振型光学芯片用作柔性表面等离子体共振芯片及传感器时，其中的高折射率介质层也可以不存在。

高折射率介质层不仅限于TiO₂薄膜、SiO₂薄膜或Al₂O₃薄膜中的一种，还可以为其他折射率高的光透明材料，可为多孔或致密形态。

还包括表面分子修饰层，形成于低折射率缓冲层表面或者高折射率介质层表面，用于实现特定生化分子例如葡萄糖分子、抗原分子等的辨识。

还包括过渡薄膜，形成于承载件和低折射率缓冲层之间，用于增强承载件和低折射率缓冲层之间的结合力。

过渡薄膜的材料为铬、钛、镍或钽中的一种，厚度1～5nm。

本实用新型所采用的第二种技术方案是：应用柔性共振型光学芯片的传感器，包括：

棱镜耦合器，位于承载件非与低折射率缓冲层接触的另一表面，通过耦合液将承载件与棱镜耦合器的底面紧密接触；

光源，位于棱镜耦合器的第一侧面；

线性起偏器，位于光源与棱镜耦合器之间；

光电探测器，位于棱镜耦合器的第二侧面；

光源发出的光经线性起偏器产生线性偏振光以预设入射角入射棱镜耦合器的第一侧面，在承载件与低折射率缓冲层界面处发生全反射，反射光从棱镜耦合器的第二侧面输出后被光电探测器接收。