The invention discloses an angle scanning refractive index sensor based on an asymmetric metal clad dielectric waveguide, including a laser, a planar mirror A, a prism, a matching oil, a glass substrate, a metal film, an object to be measured, a planar mirror B, a spectrometer and a planar mirror rotation control system. Lasers emitted by the laser are reflected by a plane mirror A, refracted by a prism and irradiated by an asymmetrical metal-clad dielectric waveguide. The reflected light is emitted from the prism, reflected by a plane mirror B and irradiated on the spectrometer. The corresponding guided modes in the asymmetric metal-clad dielectric waveguide are determined by the reflection spectrum measurement, and then the refractive index of the object to be measured is determined. The method takes the object to be measured as the guided layer of an asymmetric metal-clad dielectric waveguide, makes full use of the low-order and high-order guided modes in the waveguide, realizes wide-range refractive index sensing, has the advantages of simple structure and wide-range refractive index measurement, and is expected to be widely used in the field of refractive index sensing.
【技术实现步骤摘要】
基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器
本专利技术属于折射率传感器领域,涉及利用非对称金属包覆介质波导结构进行折射率传感测量的
,特别涉及基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器。
技术介绍
折射率是物质的一个重要光学特性参数,它与物质的组成及成分有着直接的联系。折射率的检测在生物学、化学等相应的检测领域中有着广泛的应用。因此,研究人员提出了许多基于不同传感原理的折射率传感器,其中,由于表面等离子体的强耦合性质,它在折射率传感领域的应用也越来越多,基于表面等离子体的折射率传感器主要包括棱镜耦合和光栅耦合两种方式,研究人员已经设计出了相应的折射率传感器,并且实现了高灵敏度的折射率传感测量。但是,这些传感器虽然可以获得高灵敏度的折射率传感,却仍然有一定的不足,主要表现在以下几个方面:(1)传感范围小:利用棱镜耦合表面等离子体共振进行折射率传感时,待测物的折射率必须小于棱镜本身的折射率,因此限制了折射率的传感范围。(2)成本高:利用光栅耦合表面等离子体共振进行传感时,需要考虑光栅本身的制作工艺,无疑增加了传感器制作的成本。(3)偏振受限:利用表面等离子体进行的折射率传感测量中,由于表面等离子体只有在TM偏振光照射下才能被激发,故对光的偏振有严格要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于弥补现有基于表面等离子体折射率传感器的不足,提出了一种基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器,对利用棱镜和光栅耦合表面等离子体共振的传感器进行技术改进,从而实现低成本的大范围折射率传感。为实现上述目的,本专利技术所采用的技术方案是:基于非对称金属包覆介 ...
【技术保护点】
1.基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器,其特征在于,包括激光器(1)、平面镜A(2)、棱镜(3)、匹配油(4)、玻璃基底(5)、金属薄膜(6)、待测物(7)、平面镜B(8)、光谱仪(9)和平面镜旋转控制系统(10),其中,所述的激光器(1)发出的激光束,经平面镜A(2)反射,经棱镜(3)折射后,辐照到金属薄膜(6)、待测物(7)和空气构成的非对称金属包覆介质波导上,反射光从棱镜(3)射出后,经平面镜B(8)反射后,辐照到光谱仪(9)上,平面镜旋转控制系统(10)控制平面镜A(2)和平面镜B(8)的旋转,以实现角度扫描的反射光谱测量。
【技术特征摘要】
1.基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器,其特征在于,包括激光器(1)、平面镜A(2)、棱镜(3)、匹配油(4)、玻璃基底(5)、金属薄膜(6)、待测物(7)、平面镜B(8)、光谱仪(9)和平面镜旋转控制系统(10),其中,所述的激光器(1)发出的激光束,经平面镜A(2)反射,经棱镜(3)折射后,辐照到金属薄膜(6)、待测物(7)和空气构成的非对称金属包覆介质波导上,反射光从棱镜(3)射出后,经平面镜B(8)反射后,辐照到光谱仪(9)上,平面镜旋转控制系统(10)控制平面镜A(2)和平面镜B(8)的旋转,以实现角度扫描的反射光谱测量。2.根据权利要求1所述的基于非对称金属包覆介质波导的角度扫描折射率传感器,其特征在于,非对称金属包覆介质波导中存在低阶、高阶导波模式,激光束以激发导模的共振角辐照时,入射激光能量将耦合成待测物(7)中的低阶、高阶导模的能量,光谱仪(9)将探测到反射光谱出现相应低阶、高阶导模对应的波谷,通过对反射光谱的分析,可以确定相应的低阶、高阶导模的激发角,进而通过非对称金属包覆介质波导的相关理论,计算并确定待测物(7)的折射率,通过低阶、高阶...
【专利技术属性】
技术研发人员:王向贤,吴枭雄,朱剑凯,陈宜臻,杨旭东,杨明秋,苏学晶,
申请(专利权)人:兰州理工大学,
类型:发明
国别省市:甘肃,62
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