一種光波導(dǎo)及其傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光波導(dǎo)領(lǐng)域，尤其涉及一種光波導(dǎo)及其傳感器。所述光波導(dǎo)的橫截面包括依次排列的金屬層、低折射率電介質(zhì)層、高折射率電介質(zhì)層。所述傳感器以所述光波導(dǎo)作為敏感部。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的光波導(dǎo)通過(guò)區(qū)別于傳統(tǒng)光波導(dǎo)的特殊結(jié)構(gòu)可改變表面等離激元的模場(chǎng)分布，從而在模場(chǎng)寬度基本不變的條件下，大幅提高表面等離激元的傳輸距離。將該光波導(dǎo)應(yīng)用于折射率傳感器及位移傳感器，可極大地提高傳感器的靈敏度，其理論靈敏度可趨于無(wú)窮大，具有很高應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種光波導(dǎo)及其傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光波導(dǎo)領(lǐng)域，尤其涉及一種光波導(dǎo)及其傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002] 表面等離激元（Surface plasmon polaritons)是在金屬表面區(qū)域的一種自由電 子和光子相互作用的形成的電磁模。表面電荷振蕩與光波電磁場(chǎng)之間的相互作用使得表面 等離激元具有很多獨(dú)特的性質(zhì)。如圖1所示，傳統(tǒng)光波導(dǎo)的表面等離激元可沿金屬層與電 介質(zhì)層的分界面?zhèn)鬏敚鋫鬏敺较蜓亟饘賹优c電介質(zhì)層的分界面1的方向，傳輸過(guò)程中損 耗較高，傳輸距離很短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提出一種光波導(dǎo)及其傳感器，降低表面等離激元 傳輸過(guò)程中的損耗，增大其傳輸距離，提高傳感器的靈敏度。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0004] -種光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)的橫截面包括依次排列的金屬層、低折射率電介質(zhì)層、高 折射率電介質(zhì)層。
[0005] 進(jìn)一步地，所述低折射率電介質(zhì)層為氣體或液體。
[0006] 進(jìn)一步地，所述低折射率電介質(zhì)層為水。
[0007] 進(jìn)一步地，所述高折射率電介質(zhì)層為磷化稼，所述金屬層為銀，所述低折射率電介 質(zhì)層為氣體。
[0008] -種傳感器，所述傳感器以如上所述的任意一種光波導(dǎo)作為敏感部。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的光波導(dǎo)通過(guò)區(qū)別于傳統(tǒng)光波導(dǎo)的特殊結(jié)構(gòu)可改變 表面等離激元的模場(chǎng)分布，從而在模場(chǎng)寬度基本不變的條件下，大幅提高表面等離激元的 傳輸距離。將該光波導(dǎo)應(yīng)用于折射率傳感器及位移傳感器，可極大地提高傳感器的靈敏度， 其理論靈敏度可趨于無(wú)窮大，具有很高應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1 :傳統(tǒng)光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2 :本發(fā)明實(shí)施例提供的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3a:本發(fā)明的一種光波導(dǎo)中的表面等離激元和傳統(tǒng)光波導(dǎo)中表面等離激元的 模場(chǎng)分布圖；
[0013] 圖3b :本發(fā)明的另一種光波導(dǎo)中的表面等離激元和傳統(tǒng)光波導(dǎo)中表面等離激元 的模場(chǎng)分布圖；
[0014] 圖4a:本發(fā)明的一種光波導(dǎo)中表面等離激元的損耗系數(shù)與低折射率電介質(zhì)層的 折射率關(guān)系曲線及基于該光波導(dǎo)的傳感器的折射率靈敏度與低折射率電介質(zhì)層的折射率 的關(guān)系曲線；
[0015] 圖4b :本發(fā)明的另一種光波導(dǎo)中表面等離激元的損耗系數(shù)與低折射率電介質(zhì)層 的折射率關(guān)系曲線及基于該光波導(dǎo)的傳感器的折射率靈敏度與低折射率電介質(zhì)層的折射 率的關(guān)系曲線；
[0016] 圖5a:本發(fā)明的一種光波導(dǎo)中表面等離激元的損耗系數(shù)與低折射率電介質(zhì)層厚 度之間的關(guān)系曲線及基于該光波導(dǎo)的傳感器的位移靈敏度與低折射率電介質(zhì)層的厚度的 關(guān)系曲線；
[0017] 圖5b :本發(fā)明的另一種光波導(dǎo)中表面等離激元的損耗系數(shù)與低折射率電介質(zhì)層 厚度之間的關(guān)系曲線及基于該光波導(dǎo)的傳感器的位移靈敏度與低折射率電介質(zhì)層的厚度 的關(guān)系曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019] 如圖2所示，本發(fā)明提出了一種光波導(dǎo)，該光波導(dǎo)的橫截面包括依次排列的金屬 層2、低折射率電介質(zhì)層3、高折射率電介質(zhì)層4。此處所謂的低折射率電介質(zhì)層3與高折 射率電介質(zhì)層4是相對(duì)而言的，兩個(gè)電介質(zhì)層中，折射率較高的電介質(zhì)層為高折射率電介 質(zhì)層4,折射率較低的電介質(zhì)層為低折射率電介質(zhì)層3。本發(fā)明所提出的這種光波導(dǎo)所產(chǎn)生 的表面等離激元可稱為變形表面等離激元（Modified surface plasmon polaritons)，即通 過(guò)特殊結(jié)構(gòu)（本發(fā)明所述結(jié)構(gòu)）的光波導(dǎo)改變表面等離激元的模場(chǎng)分布，從而可在模場(chǎng)寬

【權(quán)利要求】
1. 一種光波導(dǎo)，其特征在于，所述光波導(dǎo)的橫截面包括依次排列的金屬層、低折射率電 介質(zhì)層、高折射率電介質(zhì)層。
2. 如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述低折射率電介質(zhì)層為氣體或液體。
3. 如權(quán)利要求2所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述低折射率電介質(zhì)層為水。
4. 如權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)，其特征在于，所述高折射率電介質(zhì)層為磷化稼，所述金 屬層為銀，所述低折射率電介質(zhì)層為氣體。
5. -種傳感器，其特征在于，所述傳感器以權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的光波 導(dǎo)作為敏感部。
【文檔編號(hào)】G02B6/10GK104407414SQ201410674849
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】梁華偉, 阮雙琛, 張敏, 蘇紅, 李玲 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)