[发明专利]可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器

说明书

本发明公开了一种可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器，包括基底和排布在所述基底上的纳米结构，所述纳米结构包括：腔体及位于腔体两侧相对设置的输入波导和输出波导；位于腔体内的双重纳米环，双重纳米环包括同心分布的外纳米环和内纳米环，外纳米环和内纳米环分别包括至少两个对称分布的劈裂口；以及位于双重纳米环中心的纳米条，所述纳米条的任意一条边相对于电磁波信号输入/输出的方向的纵向方向的角度可调，从而得到不同透射率的传感器。本发明利用金属表面等离激元效应原理设计的可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器，结构简单、制作方便、灵敏度高、调节范围广，适用于化学、医疗、环境等领域的检测和监控。

技术领域

本发明涉及纳米传感器技术领域，尤其涉及一种可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器。

背景技术

Fano共振具有共振峰狭窄、变化剧烈的非对称性谱线特征，它起源于分离态和连续态之间的干涉，最初是在量子体系里被人们发现并进行广泛研究。近年来，随着纳米制作工艺的快速发展，基于纳米结构的Fano共振逐渐引起人们的广泛关注，特别是Fano共振技术在金属表面等离激元效应中的应用。

金属表面等离激元能够克服衍射极限的限制，实现在纳米范围内控制和操作电磁波的传输，特别是能够在纳米范围内获得高度增强的局域场效应，这种特性可以使许多光学效应得到增强，诸如非线性光学效应、表面拉曼效应、磁光效应都可以利用金属表面等离激元结构得到显著增强和提高。由于金属表面等离激元的Fano共振具有共振峰狭窄、变化剧烈的谱线特征，并且它们对周围环境(如折射率)变化极具敏感特性，所以在化学、医疗、环境的探测和监控方面具有广泛应用前景。

随着应用和技术需求，多次Fano共振技术在金属表面等离激元结构研究中越来越受到重视。研究表明，人们对表面等离激元中的Fano共振具有一定的研究基础，但是如何对多次Fano共振(特别是三次以上Fano共振)进行有效调节的探讨却少见报道，这方面的研究将为应用范围更广、性能更高的金属表面等离激元纳米传感器的开发提供极大可能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器，其结构简单、制作方便。

为达此目的，本发明提供的一种可实现Fano共振的多波长可调型纳米传感器包括基底和排布在所述基底上的纳米结构，其特征在于，所述纳米结构包括：腔体及位于所述腔体两侧相对设置的输入波导和输出波导；位于所述腔体内的双重纳米环，所述双重纳米环包括同心分布的外纳米环和内纳米环，所述外纳米环和所述内纳米环分别包括至少两个对称分布的劈裂口；以及位于所述双重纳米环中心的纳米条，所述纳米条的任意一条边相对于电磁波信号输入/输出的方向的纵向方向的角度可调，从而得到不同透射率的传感器。

进一步地，所述双重纳米环的中心底部或者所述纳米条的上方设置有旋转轴，所述纳米条连接至所述旋转轴并绕所述旋转轴可旋转。

进一步地，所述腔体的横截面形状为圆形或多边形。

进一步地，所述外纳米环和内纳米环的横截面形状同时为圆环或多边形环。

进一步地，所述纳米条的横截面形状为多边形。

进一步地，所述外纳米环的每个劈裂口对应的长度不超过所述外纳米环的外半径长度的四分之一；所述内纳米环的每个劈裂口对应的长度不超过所述内纳米环的外半径长度的四分之一。

进一步地，所述基底的材料为玻璃，所述纳米结构的材料为贵金属，所述腔体、输入波导和输出波导的内部填充有低折射率的气体或液体。

本发明的有益技术效果在于：

(1)该结构能够通过改变中间的纳米条的倾斜角度，实现对多次Fano共振的灵活调节，能够有效提升纳米传感器的应用范围；