[实用新型]一种基于超构材料的微纳折射率传感器

说明书

本实用新型公开了一种基于超构材料的微纳折射率传感器，涉及折射率传感技术领域。包括等间距阵列设置的传感器单元，所述传感器单元包括由上至下依次设置的第一金属层、第一布拉格反射镜、介质层、第二布拉格反射镜和第二金属层，所述第一布拉格反射镜和第二布拉格反射镜均包括GaAs层和AlGaAs层，所述GaAs层和AlGaAs层周期交替排列，所述传感器单元设置通孔，所述通孔为正方形。本实用新型的微纳折射率传感器不仅灵敏度较高，而且尺寸小，构造简单，更易于实现传感器的小型化和集成化，扩大了折射率传感器的应用范围。

技术领域

本实用新型涉及折射率传感技术领域，具体涉及一种基于超构材料的微纳折射率传感器。

背景技术

近年来随着制备工艺的发展，高性能的复杂结构折射率传感器成为研究热点。折射率是材料的固有属性，通过测试折射率，可以对分析物的浓度，纯度等物理性质进行分析，因此，基于折射率探测的传感设计是传感器领域的一个重要方向，备受重视。折射率传感器具有许多优势，包括灵敏度高、响应速度快以及动态范围宽，同时还具有多路复用能力、遥感能力、不易受电磁干扰以及在恶劣环境下工作的能力。而灵敏度是一个表征折射率传感器性能的重要指标，折射率灵敏度指的是谐振波长的变化量与环境折射率的变化量之比，灵敏度越高则意味着波长变化对于折射率变化的放大作用越明显，因此追求高灵敏度是我们设计折射率传感器的重要目的。

表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)折射率传感器以其坚固耐磨、操作简单以及高灵敏度等特性被广泛应用于医疗卫生诊断，食品安全检测和环境监测等领域。但传统的SPR折射率传感器的局限性在于其不适合作为移动光学和机械部件使用，而另一种基于光学棱镜的SPR折射率传感器虽然性能较优，但由于需要精确控制入射角度的原因，其所需的光学和机械组件的体积庞大，难以实现微观尺度上的测量，极大的限制了其应用范围。

因此，亟需设计一种基于超构材料的微纳折射率传感器以解决上述技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案：

一种基于超构材料的微纳折射率传感器，包括等间距阵列设置的传感器单元，所述传感器单元包括由上至下依次设置的第一金属层、第一布拉格反射镜、介质层、第二布拉格反射镜和第二金属层，

所述第一布拉格反射镜和第二布拉格反射镜均包括GaAs层和AlGaAs层，所述GaAs层和AlGaAs层周期交替排列，

所述传感器单元设置通孔，所述通孔为正方形。

进一步的，所述传感器单元的横剖面为正方形，边长为300nm～800nm。

进一步的，所述第一金属层和第二金属层的材料为Ag，所述介质层的材料为InGaAsP。

进一步的，所述第一金属层和第二金属层的厚度为40～100nm，所述介质层的厚度为75nm，所述GaAs层的厚度为114nm，所述AlGaAs层的厚度为130nm。

进一步的，所述通孔的边长为172nm～344nm。

进一步的，相邻所述通孔之间的间隔为86nm～258nm。

进一步的，传感器的工作波长范围为1600nm～1800nm。

本实用新型提供的一种基于超构材料的微纳折射率传感器，与现有技术相比，具有以下有益效果：

设置通孔结构使传感器与分析物有了更大的接触面积，增大了传感器的灵敏度，利用观测共振角的变化即可实现对微纳尺度的待测环境进行测量，克服了难以在微观尺度上测量的问题，扩大了折射率传感器的应用范围，且该传感器体积小，构造简单，易于实现传感器的小型化和集成化。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。