[发明专利]一种基于表面等离激元干涉的折射率传感器及其探测方法

权利要求书

1.一种基于表面等离激元干涉折射率传感器，其特征在于，所述传感器包括：

衬底(1)；

激发部件(2)，所述激发部件位于所述衬底(1)上；

缝式散射耦合结构(3)，所述缝式散射耦合结构(3)位于所述激发部件(2)内；

缝式干涉耦合结构(4)，所述缝式干涉耦合结构(4)位于所述激发部件(2)内且与所述缝式散射耦合结构(3)相互平行；

其中，所述激发部件(2)是金属膜，所述金属模的厚度在50nm-500nm之间；

所述缝式散射耦合结构(3)和所述缝式干涉耦合结构(4)是利用聚焦离子束刻蚀的方法制备在所述激发部件(2)表面上的两条平行的纳米缝，所述两条平行的纳米缝的宽度小于800nm，长度小于200μm，间距大于10μm。

2.如权利要求1所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器，其特征在于，所述衬底是透明材料衬底。

3.如权利要求1所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器，其特征在于，所述金属膜是通过磁控溅射、电子束蒸发或热蒸发方法镀在所述衬底(1)上的。

4.如权利要求1所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器，其特征在于，所述金属膜的材料是金、银或铜。

5.一种如权利要求1所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器探测折射率的方法，其特征在于，所述方法包括：

将待测样品(5)置于所述激发部件(2)一侧；

光源在所述激发部件(2)另一侧通过聚焦器件聚焦；

聚焦光束(8)通过缝式散射耦合结构(3)在所述激发部件(2)上下表面激发两路表面等离激元；

两路表面等离激元各自独立地传到所述缝式干涉耦合结构(4)处并发生干涉；

所述缝式干涉耦合结构(4)处的表面等离激元被耦合为光；

滤除所述缝式散射耦合结构(3)处的散射光并放大光信号；

接收并探测输出信号(9)，得到干涉强度；

通过干涉结果的改变感应待测样品折射率的变化。

6.如权利要求5所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器探测折射率的方法，其特征在于，其中所述激发两路表面等离激元的方法具体包括：

聚焦光束(8)在所述缝式散射耦合结构(3)处被散射，从而在所述激发部件(2)的下表面激发起表面等离激元(7)；

所述激发部件(2)下表面的表面等离激元通过所述缝式散射耦合结构(3)耦合到所述激发部件(2)的上表面，从而激发起上表面的表面等离激元(6)。

7.如权利要求5所述的基于表面等离激元干涉折射率传感器探测折射率的方法，其特征在于，所述通过干涉结果的改变感应待测样品折射率的变化的方法，具体包括：干涉强度的表达式为

其中L为所述缝式散射耦合结构(3)和所述缝式干涉耦合结构(4)的间距，λ为光的真空波长，a₁为所述激发部件下表面表面等离激元的振幅，a₂为所述激发部件上表面表面等离激元的振幅，为与所述激发部件下表面表面等离激元的激发和耦合成光的过程相关的相位项，为与所述激发部件上表面表面等离激元的激发和耦合成光的过程相关的相位项，n_eff1为所述激发部件下表面表面等离激元的等效折射率，n_eff2为所述激发部件上表面表面等离激元的等效折射率。