【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光電子器件，具體涉及一種雙波長圓二色性折射率傳感器。
技術(shù)介紹
1、生物化學傳感器在醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全、藥物研發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著傳感技術(shù)的不斷進步以及實際應(yīng)用對傳感器性能要求的不斷提升，生物化學傳感器正逐步向高靈敏度、高選擇性、多功能集成化方向發(fā)展。對于折射率傳感器而言，關(guān)鍵性能指標包括靈敏度(sensitivity)和優(yōu)值(fom)。靈敏度反映了器件對其表面折射率變化的響應(yīng)能力，是衡量其檢測效率的重要參數(shù)；優(yōu)值(fom)則綜合考慮了靈敏度和共振模式的品質(zhì)因子(q-factor)，對傳感器性能進行更全面的評價。因此，提高靈敏度和優(yōu)化優(yōu)值是提升折射率傳感器性能的核心目標。當前主流的折射率傳感器設(shè)計采用亞波長微結(jié)構(gòu)超材料來實現(xiàn)光場調(diào)控，然而，微結(jié)構(gòu)中常用的電磁共振模式由于輻射損耗較高，導致共振線寬過大，從而使優(yōu)值(fom)較低，難以滿足高性能折射率傳感的要求。針對這一問題，連續(xù)譜束縛態(tài)(bic)這一新興光學共振模式成為了研究熱點。連續(xù)譜束縛態(tài)是一種與連續(xù)譜共存但保持非輻射局域化的共振模式，具有超高品質(zhì)因子和極低損耗，能夠顯著增強光與物質(zhì)的相互作用。這一特性為高性能折射率傳感器的設(shè)計開辟了新的方向和思路。
2、圓二色性(circular?dichroism，cd)作為檢測和表征手性對映體的一種重要手段，也在折射率傳感中得到了廣泛應(yīng)用。相比傳統(tǒng)基于透射峰或吸收峰的傳感方法，圓二色性傳感具有顯著優(yōu)勢。例如，它能夠同時實現(xiàn)對折射率和分子手性的檢測，從而提升器件的多功能性。此外，該方
3、現(xiàn)有的基于圓二色性的折射率傳感器一般采用單波長圓二色性進行折射率檢測。2022年，liu?q等人基于連續(xù)域束縛態(tài)的原理提出了一種基于納米孔雙層硅平板陣列結(jié)構(gòu)的超表面折射率傳感器【見文獻：q.s.liu,m.-h.chao,w.-j.zhang,et?al.,annalen?derphysik,534,2200263(2022)】，如圖8所示。該結(jié)構(gòu)在近紅外波段實現(xiàn)了兩個手性共振，并分別利用這兩個圓二色性峰單獨進行折射率傳感。仿真結(jié)果顯示，該器件靈敏度分別為283nm/riu和80nm/riu，優(yōu)值分別為720riu-1和228riu-1。
4、2024年，cheng?y等人基于連續(xù)域束縛態(tài)的原理提出了一種十字架挖孔結(jié)構(gòu)【見文獻：y.cheng,j.li,d.zeng,w.liu,z.liu,et?al.,optics?letters,49,165-168(2024)】，如圖9所示。該結(jié)構(gòu)在近紅外波段實現(xiàn)了一個具有高品質(zhì)因子的手性共振，并利用該圓二色性峰進行折射率傳感。仿真結(jié)果表明，該傳感器件靈敏度為136.2nm/riu，優(yōu)值(fom)為1135riu-1。
5、基于此，本專利技術(shù)設(shè)計了一種雙波長圓二色性折射率傳感器以解決上述問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點，本專利技術(shù)提供了一種雙波長圓二色性折射率傳感器。
2、為實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
3、一種雙波長圓二色性折射率傳感器，包括mgf2襯底：mgf2襯底上矩形陣列設(shè)置有第一橢圓納米柱，mgf2襯底上矩形陣列設(shè)置有第二橢圓納米柱，且第一橢圓納米柱與第二橢圓納米柱交錯排布，第一橢圓納米柱的取向角為θ1，第二橢圓納米柱的取向角為θ2，θ1≠θ2且θ1≠-θ2。
4、更進一步的，第一橢圓納米柱與第二橢圓納米柱選用非晶硅制成。
5、更進一步的，第一橢圓納米柱與第二橢圓納米柱的短軸d1＝1μm和長軸d2＝2.4μm。
6、更進一步的，第一橢圓納米柱與第二橢圓納米柱的高度為h＝1.35μm。
7、更進一步的，θ1＝32.5°。
8、更進一步的，θ2＝37.5°。
9、更進一步的，第一橢圓納米柱與第二橢圓納米柱在x、y方向的周期為px＝3.92μm，py＝2.8μm。
10、有益效果
11、本專利技術(shù)基于連續(xù)譜束縛態(tài)的原理，在中紅外雙波長同時實現(xiàn)了強圓二色性、高品質(zhì)因子的手性共振；在折射率傳感應(yīng)用中，傳感器具備單波長圓二色性傳感方式表現(xiàn)出超高的靈敏度和優(yōu)異的傳感優(yōu)值；同時具備雙波長圓二色性傳感方式以波長間距表征折射率變化，有效提高了傳感器的穩(wěn)定性，結(jié)合這兩種傳感方式，實現(xiàn)高性能且高穩(wěn)定性的折射率傳感器。
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1.一種雙波長圓二色性折射率傳感器，包括MgF2襯底(1)，其特征在于：MgF2襯底(1)上矩形陣列設(shè)置有第一橢圓納米柱(2)，MgF2襯底(1)上矩形陣列設(shè)置有第二橢圓納米柱(3)，且第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)交錯排布，第一橢圓納米柱(2)的取向角為θ1，第二橢圓納米柱(3)的取向角為θ2，θ1≠θ2且θ1≠-θ2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)選用非晶硅制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)的短軸d1＝1μm和長軸d2＝2.4μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)的高度為h＝1.35μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，θ1＝32.5°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，θ2＝37.5°。
7.根據(jù)
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種雙波長圓二色性折射率傳感器，包括mgf2襯底(1)，其特征在于：mgf2襯底(1)上矩形陣列設(shè)置有第一橢圓納米柱(2)，mgf2襯底(1)上矩形陣列設(shè)置有第二橢圓納米柱(3)，且第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)交錯排布，第一橢圓納米柱(2)的取向角為θ1，第二橢圓納米柱(3)的取向角為θ2，θ1≠θ2且θ1≠-θ2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，第一橢圓納米柱(2)與第二橢圓納米柱(3)選用非晶硅制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙波長圓二色性折射率傳感器，其特征在于，第一橢圓納米柱(2)與第二...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹世辰，孫沛彧，劉志軍，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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