[发明专利]基于外置液囊和光谱谷点的超高分辨率温度传感器

说明书

本发明公开了一种基于外置液囊和光谱谷点的超高分辨率温度传感器，它由一个外置液囊、金属块、一个竖直波导、一个水平波导、两个金属膜和一个水平信号光组成；所述信号光采用宽带光或扫频光；所述液囊和竖直波导连接，所述金属块设置竖直波导内，且可以移动；所述竖直波导和水平波导连接。本发明结构紧凑、体积小、便于集成，温度传感器的灵敏度可以达到‑2.3037×10⁹nm/℃。

技术领域

本发明涉及一种超高分辨率，纳米尺度的温度传感器，尤其涉及基于外置液囊结构和光谱谷点的超高分辨率温度传感器。

背景技术

温度传感器是实际应用中最广泛的传感器之一，从我们生活中的寒暑表，体温计到大型仪器以及集成电路上的温控设备，温度传感器无处不在。传统温度传感器如热电阻、铂电阻，双金属开关等虽然有着各自的优点，但在微型和高精度产品中却不再适用。半导体温度传感器灵敏度或分辨率高、体积小、功耗低、抗干扰能力强等优点使得其在半导体集成电路中应用非常广泛。

基于表面等离子激元的波导却能突破衍射极限的限制，实现纳米尺度的光信息处理和传输。表面等离子激元是当电磁波入射到金属与介质分界面时，电磁波和金属表面的自由电子耦合形成的一种在金属表面传播的表面电磁波。根据表面等离子激元的性质，人们已经提出了很多基于表面等离子体结构的器件，例如滤波器、环形器、逻辑门、光开关等。这些器件在结构上都比较简单，非常便于光路集成。

目前，根据表面等离子激元的性质人们提出的温度传感器为70pm/℃或-0.65nm/℃。虽然这些表面等离子激元的温度传感器体积很小，但是灵敏度或分辨率并不高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种便于集成的MIM结构的超高分辨率温度传感器。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

本发明基于外置液囊和光谱谷点的超高分辨率温度传感器由一个外置液囊、金属块、一个竖直波导、一个水平波导、两个金属膜和一个水平信号光组成；所述信号光采用宽带光或扫频光；所述液囊和竖直波导连接，所述金属块设置竖直波导内，且可以移动；所述竖直波导和水平波导连接。

所述液囊内物质为高热膨胀系数的物质。

所述高膨胀系数的物质为酒精或水银。

所述液囊的形状为立方体形、球形、椭球形、或不规则形状。

所述金属为金或银。

所述金属为银。

所述水平波导和竖直波导为MIM结构的波导。

所述水平波导内的介质为空气。

所述信号光波长范围为700nm-1000nm的频谱信号。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1.结构紧凑、体积小、非常便于集成。

2.温度传感器的灵敏度可以达到-2.3037×10⁹nm/℃，响应时间在微秒级别。

附图说明

图1是本发明温度传感器第一种实施例的二维结构示意图。

图中：外置液囊1 金属块2 竖直波导3 金属膜4 水平波导5 金属膜6 水平信号光200

图2是本发明温度传感器第二种实施例的二维结构示意图。

图中：外置液囊1 金属块2 竖直波导3 金属膜4 水平波导5 金属膜6 水平信号光200

图3是不同波长信号光的透射频谱图。

图4是透射频谱与温度之间的关系图。