本实用新型专利技术公开了一种多层介质‑金属‑介质波导温湿度表面等离子共振传感装置，其特征是，包括顺序叠接的底层二氧化硅层、第一金层、玻璃层、第二金层和顶层铌酸锂层，入射光由玻璃层侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射，所述的玻璃层与二氧化硅层、第一金层构成二氧化硅‑金‑玻璃的介质‑金属‑介质波导的表面等离子共振结构；玻璃层与第二金层、铌酸锂层构成玻璃‑金‑铌酸锂的介质‑金属‑介质波导的表面等离子共振结构。这种装置能够实现单一芯片的温度和湿度的多功能检测，不仅可以改善传统传感器的精度低、稳定性差、反应时间长的不足，还能利用光学传感器的特点实现如远距离传输传感、复杂温度环境特殊条件下的应用。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于传感器
，具体是一种多层介质-金属-介质波导温湿度表面等离子共振传感装置。
技术介绍
自1990年第一台表面等离子共振(Surface plasmon resonance, 简称SPR)传感器问世以来，SPR传感器就逐渐发展成为了一个新的研究领域。多年来的研究表明：与传统相互作用技术的生物传感形式如超速离心，荧光法，热量测定法等相比，SPR技术具有检测过程方便快捷，灵敏度高；无需标记样品，保持了分子活性；样品需要极少；大多数情况下,不需要对样品进行处理；高通量，高质量的分析数据；能在混浊的甚至不透明的样品中进行等特点。这使得SPR传感器得到了重大发展和广泛应用研究。然而目前，SPR传感器和芯片技术面临的主要问题在于，如何提高SPR性能和质量，降低芯片制作成本，以及探索适宜的结合反应条件。在温湿度SPR传感应用设计方面，早在2001年《Applied Optics》杂志在其40卷4期中发表了Alberto A H团队的“Adsorption of water on porous vycor glass studied by ellipsome-try”论文，采用椭圆偏振法检测了SiO2材料的湿敏特性。尽管有了10多年的发展，近年来SPR技术的研究技术难点集中在了：建立高效和快速的芯片活化方法，制备出多功能的检测芯片，并能够保持芯片表面物质的稳定性和生物活性。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种多层介质-金属-介质波导温湿度表面等离子共振传感装置。这种装置能够实现单一芯片的温度和湿度的多功能检测，不仅可以改善传统传感器的精度低、稳定性差、反应时间长的不足，还能利用光学传感器的特点实现如远距离传输传感、复杂温度环境特殊条件下的应用。实现本技术目的的技术方案是：一种多层介质-金属-介质波导温湿度表面等离子共振传感装置，包括顺序叠接的底层二氧化硅层、第一金层、玻璃层、第二金层和顶层铌酸锂层，入射光由玻璃层侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射。所述的玻璃层与二氧化硅层、第一金层构成二氧化硅-金-玻璃的介质-金属-介质波导的表面等离子共振结构；玻璃层与第二金层、铌酸锂层构成玻璃-金-铌酸锂的介质-金属-介质波导的表面等离子共振结构。所述的二氧化硅层通过溶胶—凝胶工艺制作，进而确保二氧化硅层具备较好的感湿特性。所述的铌酸锂层通过溶胶—凝胶工艺制作，这样制作的晶体铌酸锂温度传感性能稳定、反可重复利用率高。由于铌酸锂和二氧化硅分别会因为温度、湿度导致表面等离子共振角的变化，改变介质-金属-介质波导结构中表面等离子的耦合强度，利用光功率计通过检测出射光功率变化，就可以实现对湿度或对温度变化的检测。上述激光器，采用输出波长为632nm 的He-Ne激光器，该激光器具有很高的稳定性与方向性，且光束集中是传感器光源的理想选择。上述光功率计可以分别通过测量前、后功率的变化量，利用功率变化与温度或湿度的关系得到对应量检测值。这种装置采用Kretschmann类型结构激发表面等离子，通过SPR技术实现了单一芯片的温度和湿度的多功能检测，改善了传统传感器的精度低、稳定性差、反应时间长的不足，利用光学传感器的特点实现了如远距离传输传感、复杂温度环境等特殊条件下的应用。这一装置可以为微机电系统领域提供关键的敏感元件。附图说明图1为实施例的结构示意图。图中，1.二氧化硅层 2.第一金层 3.玻璃层 4.第二金层 5.铌酸锂层 6.入射光 7.出射光。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步阐述说明，但不是对本技术限定。实施例：参照图1，一种多层介质-金属-介质波导温湿度表面等离子共振传感装置，包括顺序叠接的底层二氧化硅层1、第一金层2、玻璃层3、第二金层4和顶层铌酸锂层5，入射光6由玻璃层3侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射。所述的玻璃层3与二氧化硅层1、第一金层2构成二氧化硅-金-玻璃的介质-金属-介质波导的表面等离子共振结构；玻璃层3与第二金层4、铌酸锂层5构成玻璃-金-铌酸锂的介质-金属-介质波导的表面等离子共振结构。所述的二氧化硅层1通过溶胶—凝胶工艺制作，进而确保二氧化硅层具备较好的感湿特性。所述的铌酸锂层5通过溶胶—凝胶工艺制作，这样制作的晶体铌酸锂温度传感性能稳定、反可重复利用率高。由于铌酸锂和二氧化硅分别会因为温度、湿度导致表面等离子共振角的变化，改变介质-金属-介质波导结构中表面等离子的耦合强度，利用光功率计通过检测出射光7功率变化，就可以实现对湿度或对温度变化的检测。入射光6为偏振光由激光器产生，所述激光器为输出波长为632nm 的He-Ne激光器，该激光器具有很高的稳定性与方向性，且光束集中是传感器光源的理想选择。上述光功率计可以分别通过测量前、后功率的变化量，利用功率变化与温度或湿度的关系得到对应量检测值。这种装置采用Kretschmann类型结构激发表面等离子，通过SPR技术实现了单一芯片的温度和湿度的多功能检测，改善了传统传感器的精度低、稳定性差、反应时间长的不足，利用光学传感器的特点实现了如远距离传输传感、复杂温度环境等特殊条件下的应用。这一装置可以为微机电系统领域提供关键的敏感元件。具体地，如图1 所示，入射光6由玻璃层3侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射，通过金属-介质结构实现表面等离子共振，利用光功率计得到出射光7光功率确定温度或湿度变化量。本实施例中各层的长为1500nm、宽为1200nm；各层厚度如下：玻璃层厚度为200nm，第一金层2、第二金层4厚度为100nm，二氧化硅层1、铌酸锂层5为250nm。这种装置采用Kretschmann类型结构激发表面等离子，通过SPR技术实现了单一芯片的温度和湿度的多功能检测。这一装置可以为微机电系统领域提供关键的敏感元件。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多层介质‑金属‑介质波导温湿度表面等离子共振传感装置，其特征是，包括顺序叠接的底层二氧化硅层、第一金层、玻璃层、第二金层和顶层铌酸锂层，入射光由玻璃层侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射。
【技术特征摘要】
1.一种多层介质-金属-介质波导温湿度表面等离子共振传感装置，其特征是，包括顺序叠接的底层二氧化硅层、第一金层、玻璃层、第二金层和顶层铌酸锂层，入射光由玻璃层侧面以大于表面等离子产生共振的角度入射。2.根据权利要求1所述的多层介质-金属-...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱君，徐汶菊，秦柳丽，傅得立，朱勇建，宋树祥，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：新型
国别省市：广西;45
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