一种基于表面等离激元的温度检测传感器制造技术

本申请公开了一种基于表面等离激元的温度检测传感器，包所述传感器包括基底层和金属层；所述金属层设置在基底层的顶部，所述金属层的中下位置设置有均匀宽度的

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面等离激元的温度检测传感器


[0001]本技术涉及微纳结构领域和集成光学器件的
，尤其涉及一种基于表面等离激元的温度检测传感器
。

技术介绍

[0002]当前，随着光学技术的蓬勃发展，光学器件小型化
、
集成化的要求越来越迫切
。
而衍射极限极大地制约着光学器件的发展，目前已然不能满足未来大规模数据处理的要求
。
然而，随着纳米制造和刻蚀等技术的发展，光子器件也在不断地升级换代
。
表面等离子体激元可以突破衍射极限，在集成光学电路和亚波长光子器件方面具有广阔的应用前景，并且具有巨大的局域场增强效应，为实现纳米尺度的光信息传输与处理提供了可能
。
基于表面等离激元的光子器件有希望成为下一代高密度光子集成电路的信息载体
。SPPs
对结构参数
、
入射光偏振态和周围环境敏感，在光学传感方面具有潜在的应用价值
。SPPs
可以突破衍射极限，实现亚波长范围内光子的操纵和传输，有利于光子器件的小型化和集成化
。
基于
SPPs
的这种独特优势，许多基于
SPPs
的波导结构被提出，如
:
混合布拉格波导
、
金属槽
、
等离子体纳米团簇
、
金属薄膜
、
金属
‑
介质
‑
金属
(Metal
‑
>Insulator
‑
Metal, MIM)。
[0003]目前，
MIM
波导因其易激发
、
集成适用性强
、
能有效避免漏模和辐射模的出现，具有较好的局域场增强特性，成为众多学者的主要研究对象
。
越来越多的研究人员投入到
MIM
波导耦合谐振腔系统的研究中去，实现了各种功能的光子学器件，如：纳米传感器
、
光开关
、
逻辑门
、
滤波器等
。
目前微纳传感器的研究主要集中在折射率传感器的研究和开发上，重点在于提高纳米传感器的灵敏度与品质因数
。
[0004]纳米传感器应用广泛，本专利提出了一个基于
MIM
波导的高灵敏温度传感器
。
工业生产中，温度过高会导致各种各样的电气设备故障
,
影响生产速度造成不必要的损失；纺织
、
食品
、
烟草等行业
,
温度太高
,
使产品更容易恶化
,
电子设备是容易失败
;
温室栽培和农业生产
,
如果不控制温度
,
则会严重影响产量和质量
。
因此，温度传感器的作用尤为重要
。

技术实现思路

[0005]基于上述情况，本申请提出的一种基于表面等离激元的温度检测传感器，可以用于检测温度，具有高灵敏度和高品质因数，结构简单，便于制作
。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0007]一种基于表面等离激元的温度检测传感器，所述传感器包括基底层和金属层；所述金属层设置在基底层的顶部，所述金属层的中下位置设置有均匀宽度的
MIM
波导，所述
MIM
波导上带有一个矩形腔，所述矩形腔在
MIM
波导上左右对称，所述金属层上设置有对应波
MIM
波导中心的圆环形的谐振腔，所述谐振腔位于
MIM
波导背离矩形腔的一侧，所述谐振腔内接有椭圆腔，所述椭圆腔的圆心与谐振腔的圆心同心设置，所述传感器以垂直平分线左右对称
。
[0008]进一步的，所述
MIM
波导
、
矩形腔
、
谐振腔和椭圆腔的结构尺寸是可调节的
。
[0009]进一步的，所述
MIM
波导的宽度等于谐振腔内外圆的间距
。
[0010]进一步的，所述椭圆腔的长轴沿着
MIM
波导的长度方向设置
。
[0011]进一步的，所述
MIM
波导的宽度为
50nm
，所述矩形腔的长度为
80nm
，所述矩形腔的宽度为
50nm
，所述谐振腔的外圆半径为
240nm
，所述谐振腔的内圆半径为
190nm
，所述椭圆腔的外短半轴和内短半轴分别为
150nm
和
100nm
，所述
MIM
波导与谐振腔的耦合距离为
10nm。
[0012]进一步的，所述
MIM
波导和谐振腔内填充乙醇液体
。
[0013]进一步的，所述基底层由二氧化硅制成，所述金属层由银制成
。
[0014]进一步的，入射光为信号光
。
[0015]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0016]本申请为新颖的纳米级温度传感器，其具有简单的结构和优异的传感性能，意在突破传统光学衍射极限导致的难以集成的问题
。
通过设计不同结构尺寸并且在谐振腔与
MIM
波导内填温度敏感介质乙醇，可以达到检测温度的目的
。
该设计结构简单，尺寸小，只有几百纳米，具有突破传统光学衍射极限的能力，有利于未来芯片上高密度全光集成光路的集成，因此具有较大的应用价值
。
附图说明
[0017]图1为本申请实施例的结构示意图；
[0018]图2为本申请实施例的俯视图；
[0019]图3为本申请实施例中不同温度下的透射光谱曲线图；
[0020]图4为本申请实施例中温度与共振波长的线性曲线图
。
[0021]图中附图标记：
[0022]1、
基底层；
2、
金属层；
3、MIM
波导；
4、
谐振腔
。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
[0024]本申请公开了一种基于表面等离激元的温度检测传感器
。
[0025]参照图1至图4，基于表面等离激元的温度检测传感器，包括基底层
、
金属层
、MIM
波导和圆环形的谐振腔
。
[0026]具体的，基底层为二氧化硅基底，金属层为金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于表面等离激元的温度检测传感器，其特征在于，所述传感器包括基底层和金属层；所述金属层设置在基底层的顶部，所述金属层的中下位置设置有均匀宽度的
MIM
波导，所述
MIM
波导上带有一个矩形腔，所述矩形腔在
MIM
波导上左右对称，所述金属层上设置有对应波
MIM
波导中心的圆环形的谐振腔，所述谐振腔位于
MIM
波导背离矩形腔的一侧，所述谐振腔内接有椭圆腔，所述椭圆腔的圆心与谐振腔的圆心同心设置，所述传感器以垂直平分线左右对称
。2.
根据权利要求1所述的一种基于表面等离激元的温度检测传感器，其特征在于，所述
MIM
波导
、
矩形腔
、
谐振腔和椭圆腔的结构尺寸是可调节的
。3.
根据权利要求2所述的一种基于表面等离激元的温度检测传感器，其特征在于，所述
MIM
波导的宽度等于谐振腔内外圆的间距
。4.
根据权利要求3所述的一种基于表面等离激元的温度检测传感器，其特征在于，所述椭圆腔的长轴沿着

【专利技术属性】
技术研发人员：闫树斌，刘峰，刘吉来，吴太权，吴秀山，罗云霞，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，
类型：新型
国别省市：