一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表 面等離子激元溫度傳感裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 表面等離子技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)亞波長尺度的放大、檢測(cè)光信息，這就為實(shí)現(xiàn)光子回路、 光電集成回路提供了可能。當(dāng)前已經(jīng)產(chǎn)生了以表面等離子技術(shù)研究為核心內(nèi)容的亞波長光 學(xué)這一學(xué)科，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究，提出了各種的器件與機(jī)理。尤其以荷蘭FOM 研究所的AlbertPolman課題組，對(duì)表面等離子技術(shù)在光傳輸、信息通訊、集成光子學(xué)等領(lǐng) 域應(yīng)用提出了廣泛的預(yù)測(cè)。無論是傳統(tǒng)光波導(dǎo)還是光子晶體器件，由于受到光的衍射極限 的限制，單個(gè)元件尺寸始終局限在幾倍甚至是幾十波的光波長量級(jí)，顯然無法實(shí)現(xiàn)超大規(guī) 模的集成。而表面等離子技術(shù)卻能輕易的突破衍射極限，這為實(shí)現(xiàn)納米量級(jí)尺度下約束和 操縱光能量提供可依據(jù)。目前表面等離子技術(shù)傳感裝置大都集中在生物傳感、氣體傳感等 領(lǐng)域。
[0003] 而《光學(xué)學(xué)報(bào)》在2014年34卷第5期0206005頁上登載了 "基于側(cè)邊拋磨光纖 表面等離子體共振的折射率和溫度傳感研究"一文，暨南大學(xué)的羅云瀚課題組通過磁控濺 射法濺射金膜制成側(cè)邊拋磨光纖表面等離子體共振傳感器，對(duì)傳感器的溫度特性完成了研 究，然而目前還未看到利用表面等離子技術(shù)實(shí)現(xiàn)溫度傳感的應(yīng)用。從當(dāng)前發(fā)展來看，微光機(jī) 電系統(tǒng)中對(duì)各類傳感裝置的要求越來越高，這就使得利用特殊技術(shù)或材料制作復(fù)雜環(huán)境應(yīng) 用的高靈敏度、超速傳感裝置成為了首要目標(biāo)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸 鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置。這種裝置能夠彌補(bǔ)微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度 傳感器在低溫或高溫特殊環(huán)境條件下精度低、靈敏度小、穩(wěn)定性差、反應(yīng)時(shí)間長的缺陷，且 結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：
[0006] -種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，包括順序疊 接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰 層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0007] 所述的鈮酸鋰_金-鈮酸鋰為對(duì)稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以增強(qiáng)表面等離子 模式耦合效果，增加表面等離子的傳播距離。
[0008] 所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)，不僅可以增強(qiáng)表面等離 子激發(fā)效果，還能增強(qiáng)光子局域化更方便的實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)。
[0009] 所述的鈮酸鋰_金-鈮酸鋰的介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，采用溶膠一凝膠工藝制備，這樣的晶 體鈮酸鋰溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復(fù)利用。
[0010] 通過波長為632nm的He-Ne激光器出射的P偏振光以大于玻璃與鈮酸鋰晶體間的 全反射角角度入射到玻璃層，由于鈮酸鋰在環(huán)境溫度的變化時(shí)會(huì)發(fā)生折射率變化，這樣會(huì) 改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中表面等離子的耦合強(qiáng)度，使得出射光的光程差和位相差變化，通過光功率 變化與溫度變化間的關(guān)系，利用光功率計(jì)測(cè)量出射光光功率確定溫度變化量。
得到，h為比例常數(shù)，P。為測(cè)量前的功率，P為變化后的功率。
[0012] 這種等離子激元溫度傳感裝置將亞波長尺度的表面等離子技術(shù)應(yīng)用在溫度傳感 領(lǐng)域提高了器件的適應(yīng)性和靈敏度，彌補(bǔ)了微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度傳感器精度低、穩(wěn)定性 差、反應(yīng)時(shí)間長的缺陷，特別是具有的納米級(jí)尺寸可以為光電集成的發(fā)展提供關(guān)鍵器件。
【附圖說明】
[0013] 圖1為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖中1.玻璃層2.第一鈮酸鋰層3.金層4.第二鈮酸鋰層5.偏振光6.出射 光。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本【實(shí)用新型內(nèi)容】作進(jìn)一步闡述，但不是對(duì)本實(shí)用新型限 定。
[0016] 實(shí)施例：
[0017] 參照?qǐng)D1，一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，包 括順序疊接的底層玻璃層1、第一鈮酸鋰層2、金層3和第二鈮酸鋰層4,第一鈮酸鋰層2、金 層3和第二鈮酸鋰層4形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0018] 所述的鈮酸鋰_金-鈮酸鋰為對(duì)稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，可以增強(qiáng)表面等離子 模式耦合效果，增加表面等離子的傳播距離。
[0019] 所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層3為周期光柵結(jié)構(gòu)，不僅可以增強(qiáng)表面等 離子激發(fā)效果，還能增強(qiáng)光子局域化更方便的實(shí)現(xiàn)信號(hào)檢測(cè)。
[0020] 所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰的介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，采用溶膠一凝膠工藝制備，這樣的晶 體鈮酸鋰溫度傳感性能穩(wěn)定、反可重復(fù)利用。
[0021] 通過波長為632nm的He-Ne激光器出射的P偏振光5以大于玻璃層與銀酸鋰層晶 體間的全反射角角度入射到玻璃層1，由于鈮酸鋰在環(huán)境溫度的變化時(shí)會(huì)發(fā)生折射率變化， 這樣會(huì)改變波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中表面等離子的耦合強(qiáng)度，使得出射光6的光程差和位相差變化，通 過光功率變化與溫度變化間的關(guān)系，利用光功率計(jì)測(cè)量出射光6光功率確定溫度變化量。

得到，h為比例常數(shù)，P。為測(cè)量前的功率，P為變化后的功率。
[0023] 所述的He-Ne激光器，輸出波長為632nm，該激光器具有很高的穩(wěn)定性與方向性， 且光束集中是傳感器光源的理想選擇。
[0024] 具體地，本裝置各層的長、寬相同分別為1200nm、900nm。各層厚度如下：玻璃層1 厚度為200nm，對(duì)稱的銀酸鋰層厚度為300nm，金層3厚度為150nm，周期為80nm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，其特征是，包括 順序疊接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二 鈮酸鋰層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝 置，其特征是，所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對(duì)稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝 置，其特征是，所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光柵結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰表面等離子激元溫度傳感裝置，其特征是，包括順序疊接的底層玻璃層、第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層，第一鈮酸鋰層、金層和第二鈮酸鋰層形成鈮酸鋰-金-鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述的鈮酸鋰-金-鈮酸鋰為對(duì)稱的鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述鈮酸鋰介質(zhì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中間層金層為周期光柵結(jié)構(gòu)。這種等離子激元溫度傳感裝置將亞波長尺度的表面等離子技術(shù)應(yīng)用在溫度傳感領(lǐng)域提高了器件的適應(yīng)性和靈敏度，彌補(bǔ)了微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用中溫度傳感器精度低、穩(wěn)定性差、反應(yīng)時(shí)間長的缺陷，特別是具有的納米級(jí)尺寸可以為光電集成的發(fā)展提供關(guān)鍵器件。
【IPC分類】G01K11/32, G01K11/00
【公開號(hào)】CN204788719
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520495266
【發(fā)明人】朱君, 秦柳麗, 宋樹祥, 傅得立
【申請(qǐng)人】廣西師范大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年7月9日