基于双十字结构的太赫兹传感器设计

作     者：马勇 陈鑫 徐应松 盛宏远 黎人溥 陈前斌 周幸叶 陈沁 MA Yong;CHEN Xin;XU Yingsong;SHENG Hongyuan;LI Renpu;CHEN Qianbin;ZHOU Xingye;CHEN Qin

作者机构：重庆邮电大学光电工程学院重庆400065 重庆光电技术研究所重庆400060 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 中国电子科技集团第十三研究所石家庄050057 暨南大学纳米光子学研究院广州511443 

出 版 物：《半导体光电》 (Semiconductor Optoelectronics)

年 卷 期：2023年第44卷第5期

页      面：655-661页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：新一代信息网络与终端省部共建协同创新中心项目 中电科芯片技术(集团)有限公司量子实验室基金项目(6310001-2) 重庆邮电大学交叉学科和新兴领域重点专项项目(A2018-01) 重庆市基础与前沿研究项目(cstc2016jcyjA0301) 2021年度重庆市留学人员创业创新支持计划项目(cx2021011) 河北省杰青项目(F2021516001) 国家自然科学基金青年基金项目(61405001) 

主　　题：太赫兹 超材料 传感器 多谐振峰 灵敏度 

摘      要：设计了一种基于双十字结构的多谐振峰太赫兹超材料传感器。整体结构由表面金属图案、中间介质和底面金属板组成。基本单元的表面图案呈双十字交叉状,介质材料为聚酰亚胺(Polyimide)。仿真结果表明,所提出的结构具有5个不同的谐振吸收峰,吸收率均超过90%。前3个谐振峰分别对应单元结构内部不同区域形成的基本磁谐振,后2个谐振峰则来源于单元结构间的相互作用。当传感器表面覆盖15μm厚的分析物时,该传感器各个谐振峰的灵敏度分别为72,137,234,353和252 GHz/RIU,且谐振峰偏移量与待测分析物折射率变化量呈较强的线性关系,具有优越的传感特性。此外,多峰传感器稳定性优于传统的单峰或双峰传感器,具有良好的抗干扰能力,有助于降低测量误差。所提出的这种高灵敏度多谐振峰传感器在微量分子检测领域具有广阔的应用前景。