[发明专利]基于导模共振的双条形介质光栅液体折射率变化检测装置

说明书

本发明属于光学检测装置技术领域，具体涉及一种基于导模共振的双条形介质光栅的液体折射率变化检测装置,所述检测装置的周期为P，包括：透明覆盖层，位于透明覆盖层下的第一导模光栅层，位于第一导模光栅层下的检测腔体层，位于检测腔体层下的第二导模光栅层以及位于第二导模光栅层下的基底层。本发明检测装置体积体积在微米数量级，非常适合应用于微小折射率变化传感，能检测到折射率变化非常微小的待检测样品，当样品的折射率发生细微变化时，两个透射峰的共振波长λ₁与λ₂发生移动，从而达到检测的效果以及提高检测的可靠性，折射率检测精度可以达到10^‑3纳米量级。

技术领域

本发明属于光学检测装置技术领域，具体涉及一种基于导模共振的双条形介质光栅的液体折射率变化检测装置。

背景技术

导模共振是由于衍射光栅可以看作是周期调制的波导，当光栅的高级次子波与波导所支持的导模在参数上接近时，光栅的能量重新分布，由于光栅的周期性调制使得光栅波导产生泄漏，而泄漏的波导所支持的能量也重新分布，形成导模共振效应。在共振波长处，将出现尖锐的反射峰或透射峰。

衍射光栅的导模共振是指当入射波长、入射角或介质参数改变较小时,衍射波能量发生很大变化的现象。

随着二元光学技术的不断发展和制作工艺的不断完善,亚波长微结构光栅受到了人们的不断重视。出现了更多关于导模共振光学元件的理论和实验研究新型导模共振光学元件的设计应用：滤波器、传感器等也不断涌现。

随着时代的发展与科技的进步，光学检测技术在生物医学等领域发挥着越来越重要的作用。片上检测装置具有体积微小的特点，非常适合用于微小的折射率变化检测；光学检测方法利用物质的光谱特性或物理光学特性进行测量，具有检测速度快、灵敏度高等优点，且在操作过程中不需要使用试剂，对环境污染小、测试精度高，因此近些年来越来越受到研究者的重视。

折射率、浓度等是表征溶液特性的重要参数，随着科学技术的进步，对折射率和浓度的精度要求也越来越高。因此监测非常微小的折射率变化的液体检测装置具有非常良好的应用场景。

中国发明专利申请“一种基于导模共振效应的检测装置”，公开日：2018-08-10，该光学检测装置的全峰半高宽(FWHM)在10¹纳米量级，而检测装置的分辨率性能FOM(Figureof merit)与全峰半高宽(FWHM)密切相关，由知，其中当灵敏度S一定时，全峰半高宽(FWHM)越小，检测装置的分辨率性能FOM越高。因此在检测装置的分辨率性能FOM还有很大的提高空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积微小，制作工艺简单、检测精度和灵敏度高，能检测出非常微小的待测样品折射率变化的基于导模共振的双条形介质光栅折射率变化检测装置。这种检测装置在入射光入射时能产生两个全峰半高宽(FWHM)在10^-2纳米量级的不同响应波长的透射峰，当检测层样品折射率发生微小的改变时，两个透射峰响应波长发生移动，从而达到检测目的。

为了解决上述技术问题，本发明具有如下构成：