[发明专利]基于中心对称F形谐振器的太赫兹超材料传感器

说明书

本发明提供一种基于中心对称F形谐振器的太赫兹超材料传感器，可以通过一个或多个金属谐振器、具有一定数值的相对介电常数的介质基底和金属底板构成太赫兹超材料传感器。本发明通过将两个F形的金属结构中心对称设置在具有一定数值的相对介电常数的介质基底上，并让两个呈中心对称的F形金属结构之间还构成三个宽度一致的开口，可以形成一个典型的吸收型超材料结构设计；同时将介质基底设置在金属底板上，使得本发明形成的太赫兹超材料传感器是一种构型简单的金属谐振器‑介质‑金属底板结构，从而解决了传统太赫兹生物传感器结构复杂、制备困难的问题。并且本发明中将两个F形金属结构进行中心对称设置，还有利于传感器对电磁波的吸收。

技术领域

本发明涉及太赫兹波技术领域，特别是涉及一种基于中心对称F形谐振器的太赫兹超材料传感器。

背景技术

太赫兹波是指频率范围在0.1THz-10THz的电磁辐射波，其对应的波长范围为0.03mm-3mm。太赫兹位于微观光子学与宏观电子学中间，因而太赫兹也同时具有微观光子学与宏观电子学的一些特点。在生物医学领域，太赫兹电磁波与传统的医学诊断光源相比，其穿透力更强，可直接对可见光区域内不可见的物体透视成像，并且对于非极性物质和一些介电材料也可以轻易穿透。

超材料是一种具有超常物理特性的人工电磁材料，常见的超材料一般是由亚波长金属单元结构周期性排列组合而成。构成超材料最常用的人工单元包括有限长线条(CutWires)和开口环共振器(Split Ring Resonator,SSR)等。由于人工单元的尺寸远小于工作波长，因此相对于工作波长而言是一种性能均匀的材料。超材料的优点在于可以通过调节人工单元的结构，尺寸，分布形式来控制材料的电磁参数，从而获得多种新颖的电磁特性，而这些特性是自然物质没有或者很难实现的。

生物传感器是生物医学领域中的关键无源器件之一。在传感器表面放置不同折射率或不同厚度的待测分析物时，传感器的谐振频点会发生大小不同的偏移；传感器通过对谐振频点的偏移来对不同的待测分析物进行传感分析。

目前，太赫兹频段基于超材料的传感器主要存在着结构复杂以及传感灵敏度较低、品质因数较差等缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于中心对称F形谐振器的太赫兹超材料传感器，用于解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于中心对称F形谐振器的太赫兹超材料传感器，包括有：一个或多个金属谐振器、具有一定数值的相对介电常数的介质基底和金属底板；

一个或多个所述金属谐振器位于所述介质基底的上端并与所述介质基底接触；

所述金属底板位于所述介质基底的下端并与所述介质基底接触；

所述金属谐振器包括两个呈中心对称的完全相同的金属结构，且每个金属结构与所述介质基底接触的区域为F形；其中，两个呈中心对称的F形金属结构之间还构成三个宽度一致的开口。

可选地，所述介质基底包括由特氟龙材质形成的介质基底。

可选地，所述金属底板包括由金材质形成的金属底板。

可选地，所述金属结构包括由金材质形成的金属结构。

可选地，所述金属结构包括由金属条带形成的金属结构，且所述金属条带的金属层由金材质形成。

可选地，所述金属结构的宽度为2.5μm，长度为20μm，厚度为0.2μm；且所述金属结构的电导率为4.09×10^7S/m；

所述介质基底的厚度为5μm，且所述介质基底的相对介电常数为ε1+jε2＝2.1+j0.01；

所述金属底板的厚度为1μm。