一种基于超材料吸收器的光学折射率传感器

摘要

本发明涉及一种基于超材料吸收器的光学折射率传感器。该超材料吸收器由纳米尺度的银多孔薄膜、PVA薄膜和银镜组成。当白光入射到吸收器表面时，会在上下表面干涉，由于特定波长的光被吸收器吸收，干涉条纹为非完全光谱。这种超材料吸收器可以用来实现对液体的折射率的裸眼检测，将被测液体放在吸收器表面，折射率的变化会引起干涉条纹的颜色以及宽度的变化。这种基于超材料吸收器的光学折射率传感器结构简单、制备方便，为光学折射率传感器的设计和应用提出了新的方法。

主权项

一种基于超材料吸收器的光学折射率传感器，该折射率传感器由纳米尺度的银多孔薄膜、PVA薄膜和银镜组成，其主要特征是厚度为10～60nm的PVA绝缘薄膜两边分别为银膜，一面为纳米厚度的多孔银膜，孔半径为50～200nm，晶格常数为100～600nm，多孔银膜的厚度为10～60nm，另一面为20～100nm厚度的银膜；通过改变多孔银膜的孔半径、晶格常数以及厚度，使其对可见光波产生极高的吸收率，传感器可工作于390～780nm的波长范围内，对液体的裸视折射率的探测范围为1.0～1.6，其制备过程包括：(1)将直径为200nm的聚苯乙烯小球自组装涂覆在ITO玻璃基板上，然后用电沉积将银沉积在ITO玻璃上，控制沉积时间保证银膜厚度为20nm；用CH₂Cl₂溶液溶解聚苯乙烯小球，得到多孔银膜A‑1，在另一片ITO玻璃上沉积厚度为40nm的银做成银镜，再用提拉法在银镜上面涂覆20nm厚的PVA薄膜，将上述的多孔银膜，PVA薄膜和银镜面对面粘贴在一起，就得到了三层结构的超材料吸波传感器B‑1；(2)将直径为130nm的聚苯乙烯小球自组装涂覆在ITO玻璃基板上，然后用电沉积将银沉积在ITO玻璃上，控制沉积时间保证银膜厚度为30nm，用CH₂Cl₂溶液溶解聚苯乙烯小球，得到多孔银膜A‑2；在另一片ITO玻璃上沉积厚度为40nm的银做成银镜，再用提拉法在银镜上面涂覆20nm厚的PVA薄膜，将上述的多孔银膜，PVA薄膜和银镜面对面粘贴在一起，就得到了三层结构的超材料吸波传感器B‑2。