[发明专利]一种基于表面等离激元的温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度传感器，属于温度传感领域。

背景技术

温度传感器被广泛地应用于电力、化工、医疗、航空航天和海洋开发等领域，现有的温度传感器按照电子元件特性分为热电阻和热电偶两类，这两种类型的温度传感器的灵敏度较低，且由于尺寸大而难以集成；

近年来，随着纳米技术的发展，表面等离激元也得到了迅猛的发展，表面等离激元是纳米光子学的重要组成部分，是基于电磁波与导体表面集体振荡的自由电子发生共振并相互耦合所产生的。由于高场强和低纬度的特性，表面等离激元能够极大地提高光能利用效率，实现纳米尺寸的集成全光回路。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的温度传感器灵敏度低、难集成的问题，提出了一种基于表面等离激元的温度传感器。

本发明所述的一种基于表面等离激元的温度传感器，它包括白光光源1、一号单模光纤2、光栅3、金属-介质-金属谐振结构4、二号单模光纤5和光谱仪6；

金属-介质-金属谐振结构4为矩形金板，矩形金板的两条邻边分别与X轴和Y轴平行，在矩形金板的表面上设置有一号矩形槽、二号矩形槽和凹陷的圆盘，一号矩形槽的长边与X轴平行，且一号矩形槽的长度等于矩形金板与X轴平行的边的长度，二号矩形槽的长边与Y轴平行，一号矩形槽的宽度等于二号矩形槽的宽度，二号矩形槽和圆盘位于一号矩形槽的同一侧，一号矩形槽的两端分别为左端和右端，二号矩形槽位于圆盘的左侧，一号矩形槽到二号矩形槽的最小距离等于一号矩形槽到圆盘的最小距离，在一号矩形槽、二号矩形槽和圆盘中填充同种介质后分别构成一号矩形波导7、二号矩形波导8和圆盘谐振腔9，所述的介质为非增益的非金属；

从白光光源1射出的白光依次被一号单模光纤2和光栅3耦合，被光栅3耦合后的白光经一号矩形波导7的左端入射到金属-介质-金属谐振结构4中，波形为法诺线型的光波经一号矩形波导7的右端射出金属-介质-金属谐振结构4，经一号矩形波导7的右端射出的波形为法诺线型的光波经二号单模光纤5耦合后进入光谱仪6的入射狭缝。

射入金属-介质-金属谐振结构4的白光在通过一号矩形波导7时，在一号矩形波导7与矩形金板的分界面发生表面等离激元现象，随后白光在二号矩形波导8处发生谐振而形成连续态的亮模，在圆盘谐振腔9处不发生谐振而形成离散态的暗模，白光在亮模与暗模之间发生干涉，形成波形为法诺线型的光波，并经一号矩形波导7的右端射出金属-介质-金属谐振结构4。

本发明所述的一种基于表面等离激元的温度传感器，被光栅3耦合的白光射入金属-介质-金属谐振结构4后会发生谐振和干涉，形成波形为法诺线型的光波，法诺线型的光波的波形会随着金属-介质-金属谐振结构4的外界温度的变化而变化，通过光谱仪6获取法诺线型的光波的透射谱，通过法诺线型的光波的透射谱，能够得知其波形的红移。本发明所述的一种基于表面等离激元的温度传感器具有：尺寸小、易集成和灵敏度高的优点。

附图说明

图1是实施方式一所述的一种基于表面等离激元的温度传感器的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于表面等离激元的温度传感器，它包括白光光源1、一号单模光纤2、光栅3、金属-介质-金属谐振结构4、二号单模光纤5和光谱仪6；

金属-介质-金属谐振结构4为矩形金板，矩形金板的两条邻边分别与X轴和Y轴平行，在矩形金板的表面上设置有一号矩形槽、二号矩形槽和凹陷的圆盘，一号矩形槽的长边与X轴平行，且一号矩形槽的长度等于矩形金板与X轴平行的边的长度，二号矩形槽的长边与Y轴平行，一号矩形槽的宽度等于二号矩形槽的宽度，二号矩形槽和圆盘位于一号矩形槽的同一侧，一号矩形槽的两端分别为左端和右端，二号矩形槽位于圆盘的左侧，一号矩形槽到二号矩形槽的最小距离等于一号矩形槽到圆盘的最小距离，在一号矩形槽、二号矩形槽和圆盘中填充同种介质后分别构成一号矩形波导7、二号矩形波导8和圆盘谐振腔9，所述的介质为非增益的非金属；

从白光光源1射出的白光依次被一号单模光纤2和光栅3耦合，被光栅3耦合后的白光经一号矩形波导7的左端入射到金属-介质-金属谐振结构4中，波形为法诺线型的光波经一号矩形波导7的右端射出金属-介质-金属谐振结构4，经一号矩形波导7的右端射出的波形为法诺线型的光波经二号单模光纤5耦合后进入光谱仪6的入射狭缝。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述的一种基于表面等离激元的温度传感器的进一步限定，所述的介质为空气。