[0029]如图1所示，一种周期性孔阵列结构的等离激元传感器，包括金属膜1，所述金属膜1的厚度为50nm，当然还可以是其他厚度。所述金属膜1上均匀排列设置有N个周期的单位孔阵列结构，每个周期的单位孔阵列结构如图2所示:为在金属膜1上开设有一中心孔，在中心孔的外部对称设有一对连接孔，所述连接孔均通过刻蚀于金属膜1上的纳米狭缝4与中心孔相连接，且中心孔、连接孔和纳米狭缝4 一体成型并贯通于金属膜1的上下表面，在中心孔、连接孔及纳米狭缝4的内部空间填充有介质层，其中所述N多2的正整数。为满足不同的光学传感器要求，所述介质的介电常数为1.0?2.5，所述纳米狭缝4的宽度d为25 ?55nm0
[0030]本实施例中，每个周期的单位孔阵列结构的长和宽相等，即均为p。所述中心孔具体为圆孔2，当然还可以是其他形状结构的孔，如矩形孔、三角形等。所述连接孔具体为矩形孔3，当然还可以是其他任意一种形状结构的孔，如圆孔、正方形孔、三角形等。所述圆孔2的直径2r为40nm?lOOnm。所述矩形孔3的长度大于或等于圆孔2的直径，具体优选为矩形孔3的长度a等于圆孔2的直径。
[0031]本实用新型，可通过改变圆孔2的直径、纳米狭缝4的宽度和介质的介电常数，调节透射峰的位置与大小，从而得到一种在理想波段、具有高透射率的光谱的等离激元传感器。
[0032]本实用新型工作时:
[0033]高斯光束从金属膜1的上表面垂直向下入射、并在金属膜1下表面出射或是高斯光束由金属膜1的下表面垂直向上入射、并在金属膜1的上表面透射光出射。当高斯光束垂直入射于金属膜1其中一表面时，相邻圆孔2阵列产生的SPPs与矩形孔3阵列产生的LSPRs通过纳米狭缝4相互耦合，形成一个强大的局域电磁场，这样大大增强了光的透射。
[0034]下面结合具体应用实施例，对等离激元传感器的使用效果得出如下结果:
[0035]如图3所示，为本实用新型的传感器与对比例的透射光谱图，其中一对比例为只有圆孔2的孔阵列周期结构的等离激元传感器，另外一对比例为没有采用纳米狭缝4、且由圆孔2与矩形孔3复合构成的孔阵列周期结构的等离激元传感器。图3横坐标为入射光波长，单位为nm，图中的纵坐标为透射率，也称之为透射系数，在图中实线为本实用新型的透射率曲线，密点虚线与点划线为对比例的透射率曲线。从图3中可以明显看出，本实用新型采用纳米狭缝4连接相邻的圆孔2与矩形孔3后，使得透射率得到了很大的增强，最高达0.82，而对比例最高仅0.18与0.30。
[0036]如图4所示，为本周期性孔阵列结构的等离激元传感器中采用不同圆孔2直径时的透射光谱图。图中的横坐标及纵坐标的表示与图3的相同，在图中用四种不同的曲线分别表示4个不同圆孔2的半径r，圆孔2的半径r依次为20、30、40、50nm。从图4中的结果可见，随着圆孔2直径2r的增大，透射率逐渐增大，透射峰的位置出现蓝移，即透射峰对应的波长减小。
[0037]如图5所示，为本周期性孔阵列结构的等离激元传感器中采用不同纳米狭缝4的宽度d的透射光谱图。图中的横坐标及纵坐标的表示与图3的相同，在图中用四种不同的曲线分别表示4个不同纳米狭缝4的宽度d，纳米狭缝4的宽度d分别为25、35、45、55nm。从图5中的结果可见:随着纳米狭缝4的宽度d的增大，透射率逐渐增大，透射峰的位置不断蓝移，即透射峰对应的波长不断减小。
[0038]如图6所示，为本等离激元传感器中的介质层采用不同的介电常数的透射光谱图。图中的横坐标及纵坐标的表示与图3的相同，在图中用四种不同的曲线分别表示介质层的4个不同介电常数ε，介电常数ε分别为1.0、1.5、2.0、2.5。从图6中的结果可见:随着介质层的介电常数的增大，透射峰的位置规律红移，即透射峰对应的波长不断增大，同时伴随着透射率的减小。
[0039]以上仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种周期性孔阵列结构的等离激元传感器，包括金属膜(1)，所述金属膜(1)上均匀排列设置有N个周期的单位孔阵列结构，其特征在于:每个周期的单位孔阵列结构为在金属膜(1)上开设有一中心孔，在中心孔的外部对称设有一对连接孔，所述连接孔均通过刻蚀于金属膜⑴上的纳米狭缝⑷与中心孔相连接，且中心孔、连接孔和纳米狭缝⑷一体成型并贯通于金属膜(1)的上下表面，在中心孔、连接孔及纳米狭缝(4)的内部空间填充有介质层，其中所述N多2的正整数。2.根据权利要求1所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述金属膜⑴的厚度为50nmo3.根据权利要求1或2所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述纳米狭缝(4)的宽度为25?55nm。4.根据权利要求3所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述介质层的介电常数为1.0?2.5。5.根据权利要求3所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:每个周期的单位孔阵列结构的长和宽相等。6.根据权利要求3所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述中心孔为圆孔(2)，所述连接孔为矩形孔(3)。7.根据权利要求6所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述圆孔⑵的直径为40nm?lOOnm。8.根据权利要求6所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述矩形孔(3)的长度大于或等于圆孔(2)的直径。9.根据权利要求8所述的周期性孔阵列结构的等离激元传感器，其特征在于:所述矩形孔⑶的长度等于圆孔⑵的直径。
【专利摘要】本实用新型公开了一种周期性孔阵列结构的等离激元传感器，包括金属膜，所述金属膜上均匀排列设置有N个周期的单位孔阵列结构，每个周期的单位孔阵列结构为在金属膜的中心处开设有一中心孔，在中心孔的外部对称设有一对连接孔，所述连接孔均通过刻蚀于金属膜上的纳米狭缝与中心孔相连接，且中心孔、连接孔和纳米狭缝一体成型并贯通于金属膜的上下表面，在中心孔、连接孔及纳米狭缝的内部空间填充有介质层，其中所述N≥2的正整数。本实用新型通过周期孔阵列结构及加入纳米狭缝技术，使制得传感器与现有技术相比，具有光透射率高、体积小巧、制作简单的特点。
【IPC分类】G02B5/00
【公开号】CN205049772
【申请号】CN201520802224
【发明人】岳宏卫, 邓进丽, 朱智勇, 郑龙, 王宏庆
【申请人】桂林电子科技大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月16日