【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学传感技术，特别涉及一种多参数传感器，属于光学探测领域。
技术介绍
1、在光学智能传感技术研究领域，微纳光学传感器因其具有实时、免标记、灵敏度高、q因子/优质(fom)高、易集成、性价比高等优点而得到广泛研究。然而，为了识别复杂的样品和进一步促进高度集成的智能传感平台的发展，不仅需要提高单一参数传感的精度，还需要提高多功能复合检测的能力。多参数传感技术因其能从对待测介质的单一数据采集中获取其丰富的信息而成为该领域关注的焦点。
2、多参数传感系统所能测量的参数的个数取决于从单一数据采集中所能获得的独立信号的个数。这些参数的获取是在后期处理中基于它们与直接测量数据之间的关系通过解调来获得。然而，特定光学传感结构中有限的共振模式的激发限制了多参数传感的发展。在现有技术中，两参数传感技术是通过同时激发两个共振模式来实现两个参数的同时测量，例如，同时测量温度和盐度[dual high-q resonance sensing for refractive indexand temperature based on all-dielectric asymmetric metasurface,opt.commun.554(2024)130134.https://doi.org/10.1016/j.optcom.2023.130134.]；三参数传感技术则通过同时激发三个共振模式来实现三个参数的同时测量，例如，同时测量温度、盐度和压强[refractive index,temperature and pressure
3、目前，在光学智能传感领域，最受关注的微纳光学折射率传感器分为两类：全介质传感器和金属等离子传感器。从表征传感性能的两个指标——灵敏度(s)和优值(fom)来看，两种类型的传感器各有优缺点。灵敏度主要取决于待测介质中的光场模式与整个共振模式的比值，比值越高，灵敏度越高。fom定义为灵敏度与共振峰的半高宽(fwhm)的比值。金属等离子传感器因共振模的能量难以进入金属中而具有很高的灵敏度，灵敏度最高可达1000-2000nm/riu，而又因为本征吸收损耗的存在，又具有比较低的fom。此外，考虑化学稳定性，金属等离子传感器不适于特定的测量环境，例如海水和酸性环境。与金属等离子传感器相比，全介质传感器则具有化学稳定性好、吸收损耗低、与cmos系统兼容性高、fom值高等优点。然而，由于共振模式很容易进入介质结构中，全介质传感器的灵敏度比金属等离子传感器的灵敏度低得多，仅为几十至几百nm/riu。
技术实现思路
1、为了克服上述技术的不足，本专利技术提供了一种全介质多参数传感器。全介质结构所能激发的共振模式中，基于光栅结构的导模共振(gmrs)具有结构简单、共振级丰富、模式尺寸小易于集成、工作波段灵活可调等优点，因此，本专利技术基于二维周期性通孔全介质结构，通过激发四个独立的gmrs实现了一种多参数传感器。通过结构的精心设计，使得该结构反射谱中的四个共振峰表现出准bic(连续谱中的束缚态)现象，由此实现了极窄的共振线宽。同时，通过通孔设计和几何参数优化，实现了接近gmrs的理论极限、可与金属等离子传感器相比拟的灵敏度。
2、本专利技术提供了一种多参数传感器，其包括：
3、光源单元，设置成输出准直的近红外线偏振光；
4、传感单元，包括具有扇形通孔的硅板和将硅板固定封装于其中的透明壳体；以及
5、检测单元，设置成探测传感单元的反射谱。
6、优选地，传感单元设置成：硅板的板面在x、y、z直角坐标系的x、y平面内，硅板的厚度沿所述x、y、z直角坐标系的z轴方向；扇形通孔尺寸相同，且垂直于硅板的板面；扇形通孔每四个呈环形排列构成结构单元；结构单元关于x、y轴对称，且沿x、y方向周期性地分布在硅板上。
7、扇形通孔的内外半径分别用r1、r2表示，圆心角用θc表示，扇形通孔相对x轴的倾斜角度用θx表示，硅板的折射率用n表示，硅板的厚度用d表示，结构单元沿x、y方向的周期分别用px、py表示。
8、优选地，传感单元设置成：px＝1200nm，py＝1100nm，r1＝250nm，r2＝450nm，θc＝40°，θx＝20°，n＝1.46，d＝500nm。
9、优选地，光源单元和传感单元设置成：从光源单元出射的线偏振光垂直入射到硅板的板面上，并且线偏振光的偏振方向与x轴的夹角θin为45°。
10、优选地，传感单元设置成：透明壳体上与硅板的板面垂直的一面上开有小孔，且开有小孔的一面朝上放置，用于注入待测介质。
11、可选地，检测单元为红外光谱仪。
12、在上述优选设置下，本专利技术提供的多参数传感器中产生了四个导模共振模，其中的两个分别是沿x、y方向传播的te模，分别标记为tex模和tey模；其中的两个分别是沿x、y方向传播的tm模，分别标记为tmx模和tmy模；本专利技术提供的多参数传感器的反射谱中出现了四个共振峰，分别对应tex模、tey模、tmx模和tmy模，四个共振峰分别标记为p1、p2、p3、p4；当待测介质的折射率ns逐渐增大时，四个共振峰对ns的变化的灵敏度不同，亦即该多参数传感器对影响ns的参量中的四个同时具有传感的能力。
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【技术保护点】
1.一种多参数传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
3.如权利要求2所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
4.如权利要求3所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
5.如权利要求1所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
6.如权利要求1所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
7.如权利要求1所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
8.如权利要求4所述的多参数传感器，其特征在于，
9.如权利要求8所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
【技术特征摘要】
1.一种多参数传感器，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
3.如权利要求2所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
4.如权利要求3所述的多参数传感器，其特征在于，其中，
5.如权利要求1所述的多参数传感...
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