一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種光柵結(jié)構(gòu)的魄酸裡-金-魄酸裡表面等 罔子激兀溫度傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面等離子技術(shù)可W實現(xiàn)亞波長尺度的放大、檢測光信息，該就為實現(xiàn)光子回路、 光電集成回路提供了可能。當(dāng)前已經(jīng)產(chǎn)生了W表面等離子技術(shù)研究為核屯、內(nèi)容的亞波長光 學(xué)該一學(xué)科，科學(xué)家們對此進行了廣泛的研究，提出了各種的器件與機理。尤其W荷蘭FOM 研究所的AAedPolman課題組，對表面等離子技術(shù)在光傳輸、信息通訊、集成光子學(xué)等領(lǐng) 域應(yīng)用提出了廣泛的預(yù)測。無論是傳統(tǒng)光波導(dǎo)還是光子晶體器件，由于受到光的衍射極限 的限制，單個元件尺寸始終局限在幾倍甚至是幾十波的光波長量級，顯然無法實現(xiàn)超大規(guī) 模的集成。而表面等離子技術(shù)卻能輕易的突破衍射極限，該為實現(xiàn)納米量級尺度下約束和 操縱光能量提供可依據(jù)。目前表面等離子技術(shù)傳感裝置大都集中在生物傳感、氣體傳感等 領(lǐng)域。
[0003] 而《光學(xué)學(xué)報》在2014年34卷第5期0206005頁上登載了 "基于側(cè)邊拋磨光纖 表面等離子體共振的折射率和溫度傳感研究"一文，暨南大學(xué)的羅云滿課題組通過磁控瓣 射法瓣射金膜制成側(cè)邊拋磨光纖表面等離子體共振傳感器，對傳感器的溫度特性完成了研 究，然而目前還未看到利用表面等離子技術(shù)實現(xiàn)溫度傳感的應(yīng)用。從當(dāng)前發(fā)展來看，微光機 電系統(tǒng)中對各類傳感裝置的要求越來越高，該就使得利用特殊技術(shù)或材料制作復(fù)雜環(huán)境應(yīng) 用的高靈敏度、超速傳感裝置成為了首要目標。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種光柵結(jié)構(gòu)的魄酸裡-金-魄酸 裡表面等離子激元溫度傳感裝置。該種裝置能夠彌補微機電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度傳感器在低溫 或高溫特殊環(huán)境條件下精度低、靈敏度小、穩(wěn)定性差、反應(yīng)時間長的缺陷，且結(jié)構(gòu)簡單、易于 實現(xiàn)。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：
[0006] -種光柵結(jié)構(gòu)的魄酸裡-金-魄酸裡表面等離子激元溫度傳感裝置，包括順序疊 接的底層玻璃層、第一魄酸裡層、金層和第二魄酸裡層，第一魄酸裡層、金層和第二魄酸裡 層形成魄酸裡-金-魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0007] 所述的魄酸裡-金-魄酸裡為對稱的魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可W增強表面等離子 模式禪合效果，增加表面等離子的傳播距離。
[0008] 所述魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)，不僅可W增強表面等離 子激發(fā)效果，還能增強光子局域化更方便的實現(xiàn)信號檢測。
[0009] 所述的魄酸裡-金-魄酸裡的介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，采用溶膠一凝膠工藝制備，該樣的晶 體魄酸裡溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復(fù)利用。
[0010] 通過波長為632皿的化-Ne激光器出射的P偏振光W大于玻璃與魄酸裡晶體間的 全反射角角度入射到玻璃層，由于魄酸裡在環(huán)境溫度的變化時會發(fā)生折射率變化，該樣會 改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中表面等離子的禪合強度，使得出射光的光程差和位相差變化，通過光功率 變化與溫度變化間的關(guān)系，利用光功率計測量出射光光功率確定溫度變化量。
[0011] 所述的光功率計通過W下關(guān)系得到溫度傳感量
其中A妍是測量前的光程差引起的位相差，AL為光程差，通過相位差
開算得 至IJ，h為比例常數(shù)，P。為測量前的功率，P為變化后的功率。
[0012] 該種等離子激元溫度傳感裝置將亞波長尺度的表面等離子技術(shù)應(yīng)用在溫度傳感 領(lǐng)域提高了器件的適應(yīng)性和靈敏度，彌補了微機電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度傳感器精度低、穩(wěn)定性 差、反應(yīng)時間長的缺陷，特別是具有的納米級尺寸可W為光電集成的發(fā)展提供關(guān)鍵器件。
【附圖說明】
[0013] 圖1為實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中1.玻璃層2.第一魄酸裡層3.金層4.第二魄酸裡層5.偏振光6.出射 光。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步闡述，但不是對本發(fā)明限定。
[001引實施例；
[0017] 參照圖1，一種光柵結(jié)構(gòu)的魄酸裡-金-魄酸裡表面等離子激元溫度傳感裝置，包 括順序疊接的底層玻璃層1、第一魄酸裡層2、金層3和第二魄酸裡層4,第一魄酸裡層2、金 層3和第二魄酸裡層4形成魄酸裡-金-魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述的魄酸裡-金-魄酸裡為對稱的魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可W增強表面等離子 模式禪合效果，增加表面等離子的傳播距離。
[0019] 所述魄酸裡介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層3為周期光柵結(jié)構(gòu)，不僅可W增強表面等 離子激發(fā)效果，還能增強光子局域化更方便的實現(xiàn)信號檢測。
[0020] 所述的魄酸裡-金-魄酸裡的介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，采用溶膠一凝膠工藝制備，該樣的晶 體魄酸裡溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復(fù)利用。
[0021] 通過波長為632nm的化-Ne激光器出射的P偏振光5W大于玻璃層與魄酸裡層晶 體間的全反射角角度入射到玻璃層1，由于魄酸裡在環(huán)境溫度的變化時會發(fā)生折射率變化， 該樣會改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中表面等離子的禪合強度，使得出射光6的光程差和位相差變化，通 過光功率變化與溫度變化間的關(guān)系，利用光功率計測量出射光6光功率確定溫度變化量。
[0022] 所述的光功率計通過W下關(guān)系得到溫度傳感量
*IkNM 其中A妍是測量前的光程差引起的位相差，AL為光程差，通過相位差= 計算得 至IJ，h為比例常數(shù)，P。為測量前的功率，P為變化后的功率。
[002引所述的化-Ne激光器，輸出波長為632皿，該激光器具有很高的穩(wěn)定性與方向性， 且光束集中是傳感器光源的理想選擇。
[0024] 具體地，本裝置各層的長、寬相同分別為1200nm、900nm。各層厚度如下；玻璃層1 厚度為200皿，對稱的魄酸裡層厚度為300皿，金層3厚度為150皿，周期為80皿。
【主權(quán)項】
1. 一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，其特征是，包括 順序疊接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二 鈮酸鋰層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝 置，其特征是，所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝 置，其特征是，所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，其特征是，包括順序疊接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)。這種等離子激元溫度傳感裝置將亞波長尺度的表面等離子技術(shù)應(yīng)用在溫度傳感領(lǐng)域提高了器件的適應(yīng)性和靈敏度，彌補了微機電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度傳感器精度低、穩(wěn)定性差、反應(yīng)時間長的缺陷，特別是具有的納米級尺寸可以為光電集成的發(fā)展提供關(guān)鍵器件。
【IPC分類】G01K11/00, G01K11/32
【公開號】CN104964762
【申請?zhí)枴緾N201510401844
【發(fā)明人】朱君, 秦柳麗, 宋樹祥, 傅得立
【申請人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月9日