CN110376162A - 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器 - Google Patents

一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110376162A
CN110376162A CN201910639523.3A CN201910639523A CN110376162A CN 110376162 A CN110376162 A CN 110376162A CN 201910639523 A CN201910639523 A CN 201910639523A CN 110376162 A CN110376162 A CN 110376162A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
resonant cavity
waveguide
graphene resonant
index sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910639523.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王波云
余华清
熊良斌
曾庆栋
杜君
吕昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Engineering University
Original Assignee
Hubei Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Engineering University filed Critical Hubei Engineering University
Priority to CN201910639523.3A priority Critical patent/CN110376162A/zh
Publication of CN110376162A publication Critical patent/CN110376162A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供了一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，包括硅衬底以及设置于硅衬底上的蓝宝石层，蓝宝石层表面上设置有可容纳待测样品的样品区，样品区内设置有石墨烯纳米条波导、可与石墨烯纳米条波导直接耦合的第一石墨烯谐振腔以及可通过第一石墨烯谐振腔与石墨烯纳米条波导间接耦合的第二石墨烯谐振腔。基于本发明的石墨烯折射率传感器尺寸小、灵敏度高、检测范围宽，在生物大分子及化学物质的探测中具有很好的应用前景。

Description

一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器
技术领域
本发明属于光子器件以及检测技术领域，具体涉及一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器。
背景技术
折射率传感器具有免标记、实时检测、传感灵敏度高等优点，广泛应用于生物传感、化学物质探测、食品安全、环境检测等领域，是传感技术中的重要器件。随着大规模集成光子器件的发展，对于折射率传感器小尺寸、高传感灵敏度及宽传感带宽的需求越来越明显。
发明内容
本发明解决的技术问题为：提供一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，基于本发明的折射率传感器件尺寸小、灵敏度高、检测范围宽。
具体技术方案如下：
本发明提供了一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，包括硅衬底以及设置于所述硅衬底上的蓝宝石层，所述蓝宝石层表面上设置有可容纳待测样品的样品区，所述样品区内设置有石墨烯纳米条波导、可与所述石墨烯纳米条波导直接耦合的第一石墨烯谐振腔以及可通过所述第一石墨烯谐振腔与所述石墨烯纳米条波导间接耦合的第二石墨烯谐振腔。
有益效果：
1)根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器可以在石墨烯纳米条波导耦合谐振腔结构系统中诱导产生慢光，慢光可以增强SPPs与探测物质的接触，从而可以提高折射率传感器的灵敏度。
2)石墨烯等离子体激元的共振频率从中红外到太赫兹波段可调谐，而很多生物大分子以及化学物质的振动特征均在中红外波段，因此基于本发明的石墨烯折射率传感器可在生物大分子及化学物质的探测中具有很好的应用前景。
3)利用石墨烯纳米条波导耦合石墨烯谐振腔结构，在中红外波段实现了一种动态可调的石墨烯折射率传感器。当传感器的结构尺寸确定后，传统的传感器均无法实现对传感范围的动态调控，并且传感器的传感带宽非常窄，不能满足对宽传感带宽的实际需求，而石墨烯的化学势可通过控制外加偏置电压或化学掺杂等方法调节，从而可以对传感器的传感带宽进行动态调控。
4)金属SPPs波导和纳米谐振腔的尺寸通常为几个到几十个纳米范围，尺寸太小，很难将蛋白质、油脂以及DNA等物质填充至结构中进行检测，不利于传感器在生物传感和化学物质探测中的应用，而根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器在进行检测时，只需要将待测样品加入到传感器表面的样品区，便可进行检测，测样便捷。
在上述方案的基础上，本发明还可以进行如下改进：
进一步，所述石墨烯纳米条波导、所述第一石墨烯谐振腔以及所述第二石墨烯谐振腔均采用单层石墨烯。
单层石墨烯纳米条对SPPs具有强的束缚性，可增强SPPs与探测物质之间的接触，从而提高折射率传感器的灵敏度，且采用单层石墨烯纳米条波导结构可有效的减小器件的尺寸。
进一步，所述第一石墨烯谐振腔以及所述第二石墨烯谐振腔均为矩形结构。
采用矩形结构的石墨烯谐振腔，结构简单，易于工艺上的制备。
可选的，所述第一石墨烯谐振腔以及所述第二石墨烯谐振腔可分别选自圆形、圆环形、椭圆形和梯形结构中的一种。
进一步，所述石墨烯纳米条波导、所述第一石墨烯谐振腔与所述第二石墨烯谐振腔依次平行设置于所述样品区内，所述第一石墨烯谐振腔与石墨烯纳米条波导相邻边的距离为8-12nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔相邻边的距离为16-24nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔的长度均为100-180nm，所述第一石墨烯谐振腔与所述石墨烯纳米条波导的耦合长度为100-180nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔的耦合长度为100-180nm。
基于本结构的石墨烯折射率传感器结构设计紧凑、尺寸小、易于集成。
优选的，所述第一石墨烯谐振腔中心点、所述第二石墨烯谐振腔中心点以及石墨烯纳米条波导中心点处于同一条直线上，且所述直线与所述第一石墨烯谐振腔的长边垂直。
该条件下，石墨烯纳米条波导与第一石墨烯谐振腔的耦合强度、以及所述石墨烯纳米条波导与所述第二石墨烯谐振腔的间接耦合强度较大，得到的折射率传感器具有较高的检测灵敏度以及较宽的检测范围。
进一步，所述第一石墨烯谐振腔与石墨烯纳米条波导相邻边的距离为10nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔相邻边的距离为20nm。
在该条件下，石墨烯纳米条波导耦合谐振腔结构的折射率传感器可产生PIT效应且具有较佳的检测灵敏度以及较宽的检测范围。
进一步，所述石墨烯纳米条波导的宽度为6-14nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔的宽度均为8-12nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔的长度均为140nm，所述第一石墨烯谐振腔与所述石墨烯纳米条波导的耦合长度为140nm，所述第一石墨烯谐振腔和所述第二石墨烯谐振腔的耦合长度为140nm。
该条件下获得的传感器尺寸小，且具有较佳的检测灵敏度以及较宽的检测范围，可用于一系列化学物质以及生物大分子折射率的测定。
进一步，所述硅衬底的厚度为250-350nm，所述蓝宝石层的厚度为280-320nm。
由此，设置蓝宝石层可有效避免中红外波段光波的衬底损耗。在该条件下，波导的传输损耗仅为1.5-2.2dB/cm。
本发明还提供了一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器阵列，包括若干如上所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器。
基于PIT效应的石墨烯折射率传感器具有尺寸小、灵敏度高、检测范围宽以及易于集成的特点，可用于制备基于PIT效应的石墨烯折射率传感器阵列，便于批量检测，提高检测的效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为根据本发明实施例的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器的结构示意图。
图2为折射率传感器应用于检测不同折射率物质时对应的透射光谱。
图3为折射率传感器的透射光谱峰值波长与探测物质折射率的关系图。
附图1中，各标号所代表的部件如下：
硅衬底1；蓝宝石层2；石墨烯纳米条波导3；第一石墨烯谐振腔4；第二石墨烯谐振腔5；样品区6。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，包括硅衬底1以及设置于硅衬底1上的蓝宝石层2，蓝宝石层2表面上设置有可容纳待测样品的样品区6，样品区6内设置有石墨烯纳米条波导3、可与石墨烯纳米条波导3直接耦合的第一石墨烯谐振腔4以及可通过第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3间接耦合的第二石墨烯谐振腔5。
表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons，简称SPPs)是沿金属–介质界面传输、在垂直金属表面方向上呈指数衰减的一种表面电磁消逝波。基于SPPs的传感器件可突破传统光学衍射极限及强的局域光场增强特性，因此可以实现光在亚波长量级的引导和操控。
电磁诱导透明(Electromagnetically Induced Transparency，简称EIT)是指在原子系统中，当外界光场作用于介质时，原子能级与其发生量子干涉作用而在宽带吸收谱中出现透明窗口的现象。
基于等离子体激元诱导透明(Plasmon Induced Transparency，简称PIT)效应是传统类电磁诱导透明效应与表面等离激元相结合的产物，由于表面等离激元可克服衍射极限，并具有强的局域场增强效应，因此基于PIT效应的光子器件具有非常紧凑的器件尺寸，其在光路集成、光学非线性增强、光学传感等诸多领域中得到了广泛的应用。
与金属类似，石墨烯在一定条件下同样可以支持表面等离子体激元，由于其独特的电子结构，石墨烯等离子体激元表现出独特的电学可调性、低本征损耗及高度光场局域等优异性能，石墨烯等离子体激元的共振频率从中红外到太赫兹波段可调，极大拓展了等离子体激元的应用范围。石墨烯纳米条对表面等离激元具有强的束缚性，会增强SPPs与探测物质之间的接触；PIT效应会在石墨烯纳米条波导产生慢光，慢光同样会增强SPPs与探测物质之间的空间接触，提高折射率传感器的灵敏度。根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器具不仅有尺寸小、灵敏度高和检测范围宽等优点，且可根据检测需要设置谐振腔耦合石墨烯纳米条波导结构系统的相关参数，使得传感器的器件尺寸、传感灵敏度、工作波长和传感带宽满足实际测量的需要。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4以及第二石墨烯谐振腔5均采用单层石墨烯。
单层石墨烯纳米条对SPPs具有强的束缚性，可增强SPPs与探测物质之间的接触，从而提高折射率传感器的灵敏度，且采用单层石墨烯纳米条波导结构也能够有效的减小器件的尺寸。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，第一石墨烯谐振腔4以及第二石墨烯谐振腔5均为矩形结构。
采用矩形结构的石墨烯谐振腔，结构简单，易于工艺上的制备。
可选的，第一石墨烯谐振腔4以及第二石墨烯谐振腔5可分别选自圆形、圆环形、椭圆形和梯形结构中的一种。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4与第二石墨烯谐振腔5依次平行设置于样品区6内，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3相邻边的距离为8-12nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5相邻边的距离为16-24nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的长度均为100-180nm，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3的耦合长度为100-180nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的耦合长度为100-180nm。
由此，传感器结构设计紧凑、尺寸小(尺寸小于0.05μm2)。石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5之间的距离决定了石墨烯纳米条波导3与第一谐振腔4以及第二谐振腔5之间的耦合强弱，还决定了第一谐振腔4和第二谐振腔5之间的耦合强弱。光波从一个光学元件直接引入到另一个光学元件当中的过程称为直接耦合，光波通过某一中间光学元件从一个光学元件间接引入到另一个光学元件当中的过程称为间接耦合，对于该结构来说，入射的SPPs从波导传输过来后，可以直接耦合进入第一谐振腔4，却不能直接耦合进入第二谐振腔5，而只能通过第一谐振腔4间接耦合进入第二谐振腔5，基于此，第一石墨烯谐振腔4可以称为明模式，而第二石墨烯谐振腔5则被称为暗模式，耦合进入第二谐振腔5的SPPs返回到第一谐振腔4中时，会与从石墨烯纳米条波导3直接耦合进入第一谐振腔4中的SPPs发生干涉作用导致PIT效应。
优选的，第一石墨烯谐振腔4中心点、第二石墨烯谐振腔5中心点以及石墨烯纳米条波导中心点处于同一条直线上，且直线与第一石墨烯谐振腔的长边垂直。
该条件下，石墨烯纳米条波导3与第一石墨烯谐振腔4的耦合强度、石墨烯纳米条波导3与第二石墨烯谐振腔5的间接耦合强度较大，得到的折射率传感器具有较佳的检测灵敏度以及较宽的检测范围。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3相邻边的距离为10nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5相邻边的距离为20nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的长度均为140nm，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3的耦合长度为140nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的耦合长度为140nm。
在该条件下，石墨烯纳米条波导3耦合谐振腔结构的折射率传感器可产生PIT效应且具有较佳的检测灵敏度以及较宽的检测范围。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，石墨烯纳米条波导3的宽度为6-14nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的宽度均为8-12nm。
该条件下获得的传感器尺寸小，且具有较佳的检测灵敏度以及较宽的检测范围，可用于一系列化学物质以及生物大分子折射率的测定。
根据本发明的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，硅衬底的厚度为250-350nm，蓝宝石层的厚度为280-320nm。
由此，设置蓝宝石层可有效避免中红外波段光波的衬底损耗。在该条件下，波导的传输损耗仅为1.5-2.2dB/cm。
实施例1
如图1所示，根据本发明的一个实施例，基于PIT效应的石墨烯折射率传感器的参数为：硅衬底厚度为300nm，蓝宝石层的厚度为300nm，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5均采用矩形结构且均为单层石墨烯，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5均为单层石墨烯依次平行设置于样品区6内，石墨烯纳米条波3导、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的宽度均为10nm，第一石墨烯谐振腔和第二石墨烯谐振腔的长度均为140nm，石墨烯纳米条波导长度为420nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的长度均为140nm，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3的耦合长度为140nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的耦合长度为140nm，石墨烯纳米条波导3和第一石墨烯谐振腔4相邻边之间的距离为10nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5相邻边之间的距离为20nm，第一石墨烯谐振腔4、第二石墨烯谐振腔5以及石墨烯纳米条波导中心点3在同一直线上且该直线与第一石墨烯谐振腔4长边垂直。
实施例2
石墨烯折射率传感器的参数为：硅衬底的厚度为250nm，蓝宝石层的厚度为280nm，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5均采用矩形结构，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4与第二石墨烯谐振腔5依次平行设置于样品区6内，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的宽度分别为6nm、8nm以及12nm，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4以及第二石墨烯谐振腔5的长度分别为200nm、180nm以及180nm，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3的耦合长度为180nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的耦合长度为180nm，石墨烯纳米条波导3和第一石墨烯谐振腔4相邻边之间的距离为8nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5相邻边之间的距离为16nm。
实施例3
石墨烯折射率传感器的参数为：硅衬底的厚度为350nm，蓝宝石层的厚度为320nm，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5均采用矩形结构，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4与第二石墨烯谐振腔5依次平行设置于样品区6内，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的宽度分别为14nm、12nm以及9nm，石墨烯纳米条波导3、第一石墨烯谐振腔4以及第二石墨烯谐振腔5的长度分别为300nm、100nm以及120nm，第一石墨烯谐振腔4与石墨烯纳米条波导3的耦合长度为100nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5的耦合长度为100nm，石墨烯纳米条波导3和第一石墨烯谐振腔相邻边之间的距离为12nm，第一石墨烯谐振腔4和第二石墨烯谐振腔5相邻边之间的距离为24nm。
根据本发明的方法，可根据检测需要设置谐振腔耦合石墨烯纳米条波导结构系统的相关参数，使得传感器的器件尺寸、传感灵敏度、工作波长和传感带宽满足实际测量的需要。
实施例4
选用光栅结构在实施例1中折射率传感器的石墨烯纳米条波导3的前端激发边界模式的SPPs，选用光谱仪作为探测器对系统输出的SPPs波进行检测，分别选用空气(折射率为1.00)、卵清蛋白(折射率为1.15)、水(折射率为1.332)以及葡萄糖(折射率为1.375)作为样品进行透射光谱检测。结果如图2所示，空气和卵清蛋白之间的折射率差值为0.15，峰值波长发生了305nm的波长偏移；而水和葡萄糖之间轻微的折射率差值为0.043，峰值波长发生了88nm的波长偏移。计算得到传感灵敏度分别为2033nm/RIU和2047nm/RIU。灵敏度是指传感器在稳定工作情况下输出量变化Δy对输入量变化Δx的比值：
其中，x是折射率传感器的输入量—折射率；y是折射率传感器的输出量—峰值波长。如果传感器是线性的，传感器的静态灵敏度Sn是一个常量；如果传感器是非线性的，灵敏度在各点都不一样，Sn是一个变量。由图3可知，在折射率1.00-1.375范围内，峰值波长与折射率线性相关，线性相关系数R2为0.99895，表明峰值波长与折射率具有良好的线性关系，即在折射率1.00-1.375范围内，Sn是一个常量，Sn＝2180nm/RIU。
根据本发明设计的传感器具有高的传感灵敏度以及较宽的检测范围，可用于一系列化学物质以及生物大分子折射率的测定，在生物传感和化学物质检测等领域具有很好的应用前景。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，包括硅衬底(1)以及设置于所述硅衬底(1)上的蓝宝石层(2)，所述蓝宝石层(2)表面上设置有可容纳待测样品的样品区(6)，所述样品区(6)内设置有石墨烯纳米条波导(3)、可与所述石墨烯纳米条波导(3)直接耦合的第一石墨烯谐振腔(4)以及可通过所述第一石墨烯谐振腔(4)与所述石墨烯纳米条波导(3)间接耦合的第二石墨烯谐振腔(5)。
2.根据权利要求1所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述石墨烯纳米条波导(3)、所述第一石墨烯谐振腔(4)以及所述第二石墨烯谐振腔(5)均采用单层石墨烯。
3.根据权利要求1所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述第一石墨烯谐振腔(4)以及所述第二石墨烯谐振腔(5)均为矩形结构。
4.根据权利要求3所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述石墨烯纳米条波导(3)、所述第一石墨烯谐振腔(4)与所述第二石墨烯谐振腔(5)依次平行设置于所述样品区(6)内，所述第一石墨烯谐振腔(4)与石墨烯纳米条波导(3)相邻边的距离为8-12nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)相邻边的距离为16-24nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)的长度均为100-180nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)与所述石墨烯纳米条波导(3)的耦合长度为100-180nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)的耦合长度为100-180nm。
5.根据权利要求4所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述第一石墨烯谐振腔(4)与石墨烯纳米条波导(3)相邻边的距离为10nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)相邻边的距离为20nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)的长度均为140nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)与所述石墨烯纳米条波导(3)的耦合长度为140nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)的耦合长度为140nm。
6.根据权利要求3所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述石墨烯纳米条波导(3)的宽度为6-14nm，所述第一石墨烯谐振腔(4)和所述第二石墨烯谐振腔(5)的宽度均为8-12nm。
7.根据权利要求1-6任一所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器，其特征在于，所述硅衬底的厚度为250-350nm，所述蓝宝石层的厚度为280-320nm。
8.一种基于PIT效应的石墨烯折射率传感器阵列，其特征在于，包括若干如权利要求1-7任一所述的基于PIT效应的石墨烯折射率传感器。
CN201910639523.3A 2019-07-16 2019-07-16 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器 Pending CN110376162A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910639523.3A CN110376162A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910639523.3A CN110376162A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110376162A true CN110376162A (zh) 2019-10-25

Family

ID=68253372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910639523.3A Pending CN110376162A (zh) 2019-07-16 2019-07-16 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110376162A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110780360A (zh) * 2019-11-18 2020-02-11 湖北工程学院 一种基于石墨烯纳米条超材料结构的慢光器件
CN112014350A (zh) * 2020-08-13 2020-12-01 中国计量大学 反射式太赫兹可调折射率传感器
CN113917709A (zh) * 2021-08-26 2022-01-11 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种基于石墨烯的太赫兹增强电磁诱导透明器件
CN114324241A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 上海理工大学 基于伪表面等离激元三维堆叠结构的传感器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106449381A (zh) * 2016-08-11 2017-02-22 上海师范大学 一种基于石墨烯‑金属复合微结构的THz调制器及其制备
CN107026239A (zh) * 2016-09-22 2017-08-08 广东聚华印刷显示技术有限公司 有机电致发光器件及其制备方法和应用
CN108363145A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 西南大学 一种基于等离子体诱导透明与吸收效应的可调光延迟线、实现方法和调控方法
CN208206334U (zh) * 2018-05-29 2018-12-07 广西师范大学 一种由石墨烯修正的高灵敏度表面等离子谐振腔传感器
CN109187429A (zh) * 2018-09-15 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种基于双层带状石墨烯周期阵列结构的快速可调谐中红外折射率传感器
CN109683224A (zh) * 2019-01-29 2019-04-26 湖北工程学院 一种基于多pit效应的四通道光学滤波器

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106449381A (zh) * 2016-08-11 2017-02-22 上海师范大学 一种基于石墨烯‑金属复合微结构的THz调制器及其制备
CN107026239A (zh) * 2016-09-22 2017-08-08 广东聚华印刷显示技术有限公司 有机电致发光器件及其制备方法和应用
CN108363145A (zh) * 2018-02-02 2018-08-03 西南大学 一种基于等离子体诱导透明与吸收效应的可调光延迟线、实现方法和调控方法
CN208206334U (zh) * 2018-05-29 2018-12-07 广西师范大学 一种由石墨烯修正的高灵敏度表面等离子谐振腔传感器
CN109187429A (zh) * 2018-09-15 2019-01-11 哈尔滨工业大学 一种基于双层带状石墨烯周期阵列结构的快速可调谐中红外折射率传感器
CN109683224A (zh) * 2019-01-29 2019-04-26 湖北工程学院 一种基于多pit效应的四通道光学滤波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DI WU 等: "（"Plasmon induced transparency and refractive index sensing in a new type of graphene-based plasmonic waveguide"", 《OPTICS COMMUNICATIONS》 *
XU HAN 等: ""Dynamically tunable plasmon induced transparency in a graphene-based nanoribbon waveguide coupled with graphene rectangular resonators structure on sapphire substrate"", 《OPTICS EXPRESS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110780360A (zh) * 2019-11-18 2020-02-11 湖北工程学院 一种基于石墨烯纳米条超材料结构的慢光器件
CN110780360B (zh) * 2019-11-18 2021-06-29 湖北工程学院 一种基于石墨烯纳米条超材料结构的慢光器件
CN112014350A (zh) * 2020-08-13 2020-12-01 中国计量大学 反射式太赫兹可调折射率传感器
CN112014350B (zh) * 2020-08-13 2022-08-26 中国计量大学 反射式太赫兹可调折射率传感器
CN113917709A (zh) * 2021-08-26 2022-01-11 电子科技大学长三角研究院(湖州) 一种基于石墨烯的太赫兹增强电磁诱导透明器件
CN114324241A (zh) * 2022-01-06 2022-04-12 上海理工大学 基于伪表面等离激元三维堆叠结构的传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110376162A (zh) 一种基于pit效应的石墨烯折射率传感器
Chaudhary et al. Advances in photonic crystal fiber-based sensor for detection of physical and biochemical parameters—A review
Liu et al. Surface plasmon resonance sensor based on photonic crystal fiber with indium tin oxide film
Liu et al. Numerical analysis of a photonic crystal fiber based on a surface plasmon resonance sensor with an annular analyte channel
Sakib et al. High performance dual core D-shape PCF-SPR sensor modeling employing gold coat
Rifat et al. A novel photonic crystal fiber biosensor using surface plasmon resonance
Patnaik et al. Graphene-based conducting metal oxide coated D-shaped optical fiber SPR sensor
Wang et al. Surface plasmon resonance sensor based on symmetrical side-polished dual-core photonic crystal fiber
CN109612966A (zh) 基于偏振不敏感法诺共振的全介质超表面折射率传感器
Zeng et al. Plasmonic refractive index sensor based on D-shaped photonic crystal fiber for wider range of refractive index detection
Kumar et al. Sensitivity of tapered optical fiber surface plasmon resonance sensors
Zhang et al. All-dielectric refractive index sensor based on Fano resonance with high sensitivity in the mid-infrared region
Liu et al. A highly sensitive D-type photonic crystal fiber infrared sensor with indium tin oxide based on surface plasmon resonance
Jamil et al. Urea biosensor utilizing graphene-MoS 2 and Kretschmann-based SPR
CN109557050B (zh) 一种互补型结构的太赫兹超材料传感器
Liu et al. Zeonex-based high sensitivity dual-channel SPR optical fiber sensor for gaseous analytes in terahertz regime
CN109596573B (zh) 基于表面等离子体共振的新d型结构光子晶体光纤传感器
Abbas et al. Photonic crystal fiber pollution sensor based on surface plasmon resonance
CN110261000A (zh) 一种基于Fano共振的温度传感器
CN101598665B (zh) 基于内置调制层的棱镜spr传感器检测系统
CN110361362A (zh) 一种基于介质纳米天线生物传感器、制备方法及应用
Lv et al. Surface plasmon resonance sensor based on the dual core D-shape photonic crystal fiber for refractive index detection in liquids
Yun et al. Numerical study on refractive index sensor based on hybrid-plasmonic mode
Jiao et al. Research on dual-core photonic crystal fiber based on local surface plasmon resonance sensor with silver nanowires
Yasli et al. Photonic crystal fiber based surface plasmon sensor design and analyze with elliptical air holes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191025

RJ01 Rejection of invention patent application after publication