[实用新型]一种柔性可拉伸的光子晶体传感器

说明书

本实用新型属于光电器件技术领域，并具体公开了一种柔性可拉伸的光子晶体传感器，包括柔性光栅基底层和高折射率光栅层，其中：所述柔性光栅基底层包括柔性基底和设于柔性基底上的柔性光栅，所述柔性光栅包括呈周期交替排列的光栅凹槽和光栅凸台，所述光栅凹槽和光栅凸台的上表面均沉积有高折射率材料层。本实用新型成功的解决了传统的光子晶体传感器不具备柔性和可拉伸性的不足之处，为柔性光子晶体器件在机器人触觉感知领域的应用提供了基础，能够充分发挥柔性基底的可拉伸性功能，对由外界物理量变动引起的光子晶体结构变化进行分类感知，适应性强、检测精度高。

技术领域

本实用新型属于光电器件技术领域，更具体地，涉及一种柔性可拉伸的光子晶体传感器。

背景技术

光子晶体是指由不同折射率介电材料层所构成的能够调制光传播方向的周期性纳米结构。光子晶体一般由三层不同折射率的介电材料所形成，其中间层为折射率系数相对较高的材料用于耦合共振波长。光子晶体类传感器具有耗材小、稳定性高、易于集成并能够大规模生产的特点,使得其在生命科学、基因工程、医疗分析、生物医药等新兴领域得到了广泛应用。传统光子晶体结构器件所采用SiO₂、Si等硬质材料作为基底层，使得这一类光子晶体结构器件不具有拉伸、弯曲等弹塑性形变的能力。在面向机器人触觉的多模态感知系统中，除了需要实时精确的检测数据信息，还要求检测器件能够实现对不同的外界物理量(压力、应变和温度等)进行分类感知、与非规则曲面基底共形接触以及承受较大的物理形变等功能。

中国专利CN 106646681A公开了一种光子晶体纳米流体传感器、其制备方法及应用，包括光刻胶层、硅晶片基底、第一折射率材料薄膜层、第二折射率材料薄膜层和聚合物材料封接层，该传感器为基于光子晶体的纳米流体传感器，成功解决了传统的光子晶体传感器消耗检测物过多、检测时间长、测试精度不高的问题，但该传感器采用SiO₂、Si等硬质材料作为基底层，不具有拉伸、弯曲等弹塑性形变的能力。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种柔性可拉伸的光子晶体传感器，利用具有可拉伸性的弹塑性光学透明性材料作为传感器基底，从而能够充分发挥柔性基底的可拉伸性功能，对由外界物理量变动引起的光子晶体结构变化进行分类感知。

为实现上述目的，提供了一种柔性可拉伸的光子晶体传感器，其特征在于，包括柔性光栅基底层和高折射率光栅层，其中：

所述柔性光栅基底层包括柔性基底和设于柔性基底上的柔性光栅，所述柔性光栅包括呈周期交替排列的光栅凹槽和光栅凸台，所述光栅凹槽和光栅凸台的上表面均沉积有高折射率材料层。

进一步的，所述柔性光栅基底层由柔性PDMS纳米材料制备而成。

进一步的，所述高折射率材料层的厚度H2为50nm～200nm。

进一步的，所述高折射率材料层为ZnS、Si₃N₄、TiO₂、ZnO或碲酸盐玻璃。

进一步的，所述光栅凹槽的宽度D1为100nm～300nm，所述光栅凸台的宽度D2为100nm～300nm。

进一步的，所述柔性光栅凸台的高度H1为50nm～100nm。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型采用柔性PDMS纳米光栅，并在在柔性光栅基底的表面沉积高折射率材料层，形成柔性可拉伸光子晶体传感器，成功的解决了传统的光子晶体传感器不具备柔性和可拉伸性的不足之处，为柔性光子晶体器件在机器人触觉感知领域的应用提供了基础，具有适应性强、检测精度高的特点。