[发明专利]基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器

权利要求书

1.一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器，包括基底层（1）、金属层（2）、直波导（3）、金属挡板（4）、第一谐振腔（5）和第二谐振腔（6），其特征在于，所述的直波导、金属挡板、第一谐振腔和第二谐振腔的宽度均为 50nm，所述的第一谐振腔（5）和第二谐振腔（6）中均填充待测溶液，所述的直波导（3）中填充空气，金属层（2）位于基底层（1）上部，直波导（3）、第一谐振腔（5）和第二谐振腔（6）分别安装于金属层（2）内，所述的基底层（1）、金属层（2）、直波导（3）、金属挡板（4）、第一谐振腔（5）和第二谐振腔（6）的厚度均相等，入射光从直波导（3）左侧的光入射端入射，从直波导（3）右侧的光出射端出射，入射光为红外波段光，第一谐振腔（5）为一个平行于直波导（3）的矩形腔，第二谐振腔（6）为开口向右侧的半圆环型腔，第一谐振腔（5）位于第二谐振腔（6）和直波导（3）的之间，金属挡板（4）位于直波导（3）的几何中心位置，金属挡板（4）的几何中心、第一谐振腔（5）的几何中心、第二谐振腔（6）的圆心位于同一条直线上，该直线与直波导（3）垂直；当入射光波长是第一谐振腔（5）的共振波长时，激发表面等离子激元，表面等离子激元由直波导（3）耦合到第一谐振腔（5），然后耦合进入第二谐振腔（6），再由第二谐振腔（6）耦合进入第一谐振腔（5），最后由第一谐振腔（5）耦合进入直波导（3）、并由直波导（3）输出，第一谐振腔（5）、第二谐振腔（6）为产生Fano共振提供窄带的离散态，直波导（3）结合金属挡板（4）为产生Fano共振提供宽带的连续态，离散态与连续态的干涉产生Fano共振，在红外波段产生两个Fano共振，当待测溶液的浓度变化时，会改变待测溶液的折射率，进而导致Fano共振波长的变化，用光谱仪测量任一Fano共振的波长的移动量，就能够依据待测溶液的折射率与待测溶液的浓度间的线性关系，得到待测溶液浓度的变化量。

2.根据权利要求1所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器，其特征在于：所述的第一谐振腔（5）的长度为250nm-300nm；第二谐振腔（6）的外径为250nm-300nm；直波导（3）与第一谐振腔（5）的间隔距离为10nm，第一谐振腔（5）与第二谐振腔（6）的间隔距离为10nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器，其特征在于：所述的基底层（1）为二氧化硅。

4.根据权利要求3所述的一种基于Fano共振的侧边耦合波导谐振腔的溶液浓度传感器，其特征在于：所述的金属层（2）和金属挡板（4）均为银。