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专利号: 2021100341627
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器,包括基底层(1)、金属层(2)、直波导(3)、金属挡板(4)、第一谐振腔(5)和第二谐振腔(6),其特征在于,所述的第一谐振腔(5)和第二谐振腔(6)中均填充待测溶液,所述的直波导(3)中填充空气,金属层(2)位于基底层(1)上部,直波导(3)、第一谐振腔(5)和第二谐振腔(6)分别安装于金属层(2)内,入射光从直波导(3)左侧的光入射端入射,从直波导(3)右侧的光出射端出射,入射光为红外波段光,第一谐振腔(5)为一个平行于直波导(3)的矩形腔,第二谐振腔(6)为开口向右侧的半圆环型腔,第一谐振腔(5)位于第二谐振腔(6)和直波导(3)的之间,金属挡板(4)位于直波导(3)的几何中心位置,金属挡板(4)的几何中心、第一谐振腔(5)的几何中心、第二谐振腔(6)的圆心位于同一条直线上,该直线与直波导(3)垂直;当入射光波长是第一谐振腔(5)的共振波长时,激发表面等离子激元,表面等离子激元由直波导(3)耦合到第一谐振腔(5),然后耦合进入第二谐振腔(6),再由第二谐振腔(6)耦合进入第一谐振腔(5),最后由第一谐振腔(5)耦合进入直波导(3)、并由直波导(3)输出,第一谐振腔(5)、第二谐振腔(6)为产生Fano共振提供窄带的离散态,直波导(3)结合金属挡板(4)为产生Fano共振提供宽带的连续态,离散态与连续态的干涉产生Fano共振,在红外波段产生两个Fano共振,当待测溶液的浓度变化时,会改变待测溶液的折射率,进而导致Fano共振波长的变化,用光谱仪测量任一Fano共振的波长的移动量,就能够依据待测溶液的折射率与待测溶液的浓度间的线性关系,得到待测溶液浓度的变化量。

2.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器,其特征在于:所述的金属挡板(4)的长度为50nm;第一谐振腔(5)的长度为250nm‑300nm;

第二谐振腔(6)的外径为250nm‑300nm;直波导(3)、金属挡板(4)、第一谐振腔(5)和第二谐振腔(6)的宽度均为50nm;直波导(3)与第一谐振腔(5)的间隔距离为10nm,第一谐振腔(5)与第二谐振腔(6)的间隔距离为10nm。

3.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器,其特征在于:所述的基底层(1)、金属层(2)、直波导(3)、金属挡板(4)、第一谐振腔(5)和第二谐振腔(6)的厚度均相等。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器,其特征在于:所述的基底层(1)为二氧化硅。

5.根据权利要求1‑3任一项所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器,其特征在于:所述的金属层(2)和金属挡板(4)均为银。