一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法技术

本发明专利技术涉及一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法。在太赫兹超表面中引入光电材料结构，使超表面具备光调功能，提高数据传感的精确度。通过控制泵浦光的有无或者改变太赫兹

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法


[0001]本专利技术涉及传感器设计领域，特别是涉及一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法。

技术介绍

[0002]实时感知和监测人体器官的健康状况对于拓展生理和病理机理学研究至关重要。生物传感器架起了临床医生和病患之间的桥梁，通过持续跟踪和观测医学诊断信息，以便支持健康诊断和临床决策。太赫兹处于微波与红外频率之间，兼具能量低、分辨率高、穿透性好等特点，是一种适合于生物研究的先进技术。因此推动太赫兹传感器的发展具有重要意义，可以解决传统生物方法中步骤繁琐、效率低下、时间冗长等一系列缺点。
[0003]现有技术的缺陷和不足：
[0004]1.基于金属结构中的等离子体谐振和介质结构中的Mie式谐振，一系列高品质因子超表面结构共同推动生物传感器朝着实用化方向发展。但考虑到大多超表面结构缺乏动态材料以及结构调控设计，器件往往工作在固定的频率或模式下，因此大大阻碍了太赫兹生物传感器的实用性以及灵活性。
[0005]2.此外，目前已报道的生物传感器仅仅关注频率以及幅值变化信息，而忽视了检测电磁波传输的相位数据，这毫无疑问将会影响关键生物信息的进一步获取。归根到底是传感精度不够造成的。
[0006]3.更为重要的是，保证传感性能的准确性和鲁棒性是开发太赫兹实用型生物传感器的基础，这就要求尽可能完美地消除测量误差和提高信噪比。然而，目前生物传感器的信息提取通常需要经过一系列复杂且耗时的归一化校准环节来进行，这不可避免地将会引入额外的测量误差，极有可能消除生物样品间微小的个体差异。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法，能够提高传感数据的精确度，降低测量误差。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种太赫兹超表面传感器包括：衬底结构、金属结构和光电材料结构，所述金属结构设置在所述衬底结构上，所述光电材料结构与所述金属结构接触。
[0010]可选地，所述光电材料结构与所述金属结构接触的方式包括：所述光电材料结构设置在所述金属结构上。
[0011]可选地，所述光电材料结构与所述金属结构接触的方式包括：所述光电材料结构嵌入到所述金属结构中。
[0012]可选地，所述蓝宝石衬底采用蓝宝石衬底。
[0013]可选地，所述金属结构包括金、铂金和铝。
[0014]可选地，所述光电材料结构包括单晶硅、锗、石墨烯和过硫化物。
[0015]可选地，所述光电材料结构的厚度为600nm。
[0016]一种太赫兹透射频谱确定方法包括：
[0017]获取无光作用下太赫兹超表面传感器的透/反射谱线，作为基准线；
[0018]对所述太赫兹超表面传感器发射泵浦光，得到在泵浦光作用下太赫兹超表面传感器的透/反射谱线，作为被校准线；
[0019]根据所述基准线对所述被校准线进行校准处理，得到归一化太赫兹透射频谱。
[0020]可选地，所述对所述太赫兹超表面传感器发射泵浦光，得到在泵浦光作用下太赫兹超表面传感器的透/反射谱线，具体包括：
[0021]采用太赫兹时域泵浦测试系统对所述太赫兹超表面传感器发射泵浦光，得到在泵浦光作用下太赫兹超表面传感器的透/反射谱线。
[0022]可选地，所述根据所述基准线对所述被校准线进行校准处理，得到归一化太赫兹透射频谱，具体包括：
[0023]根据所述基准线对所述被校准线进行相位消除自校准处理，得到归一化太赫兹透射频谱。
[0024]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0025]本专利技术在太赫兹超表面中引入光电材料结构，使超表面具备光调功能，能够提高数据传感的精确度。通过控制泵浦光的有无或者改变太赫兹
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泵浦迟延时间，得到超表面两条不同的透射曲线。而后将两条曲线进行相除自校准处理，得到归一化太赫兹透射频谱。通过设计太赫兹光控超表面，可以将传统传感器中的校准误差完全清除。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为太赫兹超表面传感器组成结构示意图；
[0028]图2为一种具体的太赫兹超表面传感器示意图；
[0029]图3为基于自校准方法处理透射频谱随泵浦光的变化规律示意图；
[0030]图4为基于自校准方法处理透射频谱随太赫兹
‑
泵浦光迟延时间的变化规律示意图；
[0031]图5为改变太赫兹源功率，测试得到有无光激励超表面的透射时域与频域信号示意图；
[0032]图6为自校准太赫兹传感器监测细胞浓度变化示意图；
[0033]图7为一种太赫兹透射频谱确定方法流程图一；
[0034]图8为一种太赫兹透射频谱确定方法流程图二。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]本专利技术的目的是提供一种太赫兹超表面传感器及太赫兹透射频谱确定方法，能够提高传感数据的精确度，降低测量误差。
[0037]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0038]图1为太赫兹超表面传感器组成结构示意图，如图1所示，一种太赫兹超表面传感器包括：衬底结构1、金属结构2和光电材料结构3，所述金属结构2设置在所述衬底结构1上，所述光电材料结构3与所述金属结构2接触，具体的接触方式不唯一，例如：所述光电材料结构3可以设置在所述金属结构2上；所述光电材料结构3嵌入到所述金属结构2中。
[0039]所述蓝宝石衬底采用蓝宝石衬底。
[0040]所述金属结构2包括金、铂金和铝等高电导材料。
[0041]所述光电材料结构3包括单晶硅、锗、石墨烯和过硫化物。所述光电材料结构3的厚度为600nm。
[0042]图2为一种具体的太赫兹超表面传感器示意图，其中，4为蓝宝石衬底，5为600nm厚外延单晶硅，6为金属结构。具体尺寸：P
x
＝56μm；P
y
＝80μm；L＝34.5μm；a＝7μm；w＝5.6μm；d＝15.8μm；b＝16μm；v＝26μm。
[0043]图3为基于自校准方法处理透射频谱随泵浦光的变化规律示意图，具体地，图3a与图3d为实测超表面在不同泵浦光激励下原始傅里叶频域信号。将无光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹超表面传感器，其特征在于，包括：衬底结构、金属结构和光电材料结构，所述金属结构设置在所述衬底结构上，所述光电材料结构与所述金属结构接触。2.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述光电材料结构与所述金属结构接触的方式包括：所述光电材料结构设置在所述金属结构上。3.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述光电材料结构与所述金属结构接触的方式包括：所述光电材料结构嵌入到所述金属结构中。4.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述蓝宝石衬底采用蓝宝石衬底。5.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述金属结构包括金、铂金和铝。6.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述光电材料结构包括单晶硅、锗、石墨烯和过硫化物。7.根据权利要求1所述的太赫兹超表面传感器，其特征在于，所述光电材料结构的厚度为600nm。8.一种基于权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：娄菁，常超，焦亚楠，黄崟东，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：