[实用新型]基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置

说明书

本实用新型涉及一种基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置，其特征在于：基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置包括电控旋转平台和设在电控旋转平台上面的三棱柱形锗棱镜，所述三棱柱形锗棱镜第一侧面依次设有样品、石墨烯缓冲层、掺杂的石墨烯层和MgF2基底层；所述三棱柱形锗棱镜的另外两个侧面旁侧分别设有太赫兹发射器和太赫兹探测器，所述太赫兹发射器和太赫兹探测器与太赫兹信号处理系统连接。本实用新型基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置，该装置结构简单、操作方便、可靠性强。

技术领域：

本实用新型涉及太赫兹传感领域，特别是一种基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置。

背景技术:

表面等离子体是由导电媒质和绝缘体媒质分界面处自由电子的集体震荡产生的。光子和表面等离子体之间的强耦合作用称为表面等离子体极化，它们之间的耦合作用将导致表面等离子体的共振（SPR）,并且对靠近导电媒质和绝缘体媒质分界面处介质环境的变化非常敏感，因此SPR传感技术常被运用于物体的折射率传感。

太赫兹（THz）是波动频率单位之一。THz波频段大概在0.1-10THz之间，是一种新的、有很多独特优点的辐射源。1THz的太赫兹波光子能量不及X射线的百万分之一，如此低的光子能量不会引起大部分生物组织的光致电离，因而不会对生物组织造成损伤。结合SPR传感技术在物体的折射率传感方面的优势，理论上太赫兹SPR传感技术在生物传感方面具有潜在的工程引用价值。

对于大多数贵金属而言等离子频率通常处于紫外波段，但是亚波长约束只能在等离子体频率附近获得。为了克服低频段波的限制，理论和实验室研究已经表明在远红外和太赫兹波段，石墨烯能够支持高度局域在其表面的等离体模式。另外，通过化学或者静电掺杂等方式可以对石墨烯表面等离子体模式进行动态调节。石墨烯优越的性能，使其在传感器件等诸多领域显示出广阔的应用前景。

发明内容:

本实用新型的目的是提供一种基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置，该装置结构简单、操作方便、可靠性强。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是，

本实用新型基于太赫兹相位突变的石墨烯等离子体传感装置，其特征在于：包括电控旋转平台和设在电控旋转平台上面的三棱柱形锗棱镜，所述三棱柱形锗棱镜第一侧面依次设有样品、石墨烯缓冲层、掺杂的石墨烯层和MgF2基底层；所述三棱柱形锗棱镜的另外两个侧面旁侧分别设有太赫兹发射器和太赫兹探测器，所述太赫兹发射器和太赫兹探测器与太赫兹信号处理系统连接。

进一步的，上述太赫兹发射器为石墨烯表面等离子共振传感系统提供单频的TM偏振太赫兹波。

进一步的，上述掺杂的石墨烯层采用静电掺杂方式进行掺杂，作为表面等离子体激发的载体。

进一步的，上述的石墨烯缓冲层采用聚轻基苯乙烯的衍生物NFC旋涂而成。所述的三棱柱形锗棱镜用于实现入射太赫兹波与石墨烯表面等离子体动量的匹配。

进一步的，上述的电控转动平台控制入射太赫兹波的入射角度，以实现内全反射角的调制。

进一步的，上述太赫兹信号处理系统对单频太赫兹波在不同入射角度下相位的提取，并绘制相位谱和相位差，即样品相位-参考相位变化率的绝对值谱。