High performance temperature and refractive index dual-purpose sensor based on the ethanol-sealed metal-dielectric-metal waveguide

为了提高现有的亚波长量级温度传感器和折射率传感器的各项工作性能, 本文基于表面等离激元提出了一种拥有尖锐峰的高灵敏度、高集成度的环八边形表面等离子体共振传感器. 理论分析了以乙醇作为热敏填充材料使温度和有效折射率建立线性转换关系的可行性, 并利用多模耦合模式理论(MICMT)对该传感器的透射峰进行了拟合和理论分析, 再利用有限元法(FEM)进行了仿真分析, 理论结果和仿真结果高度匹配. 然后对环八边形共振腔的各项参数进行了有限元数值模拟, 计算得出该传感器的最佳参数设置. 和以往结构设计对比, 该两用传感器拥有工作波段范围广、半峰全宽窄、易于集成等诸多优点, 作为传感器的温度灵敏度和折射率灵敏度分别高达0.9 nm/℃和2400 nm/RIU. 该结构兼具一些传统腔体的优点, 为以后基于表面等离激元设计的微纳光子温度传感和折射率传感两用器件提供了一种高性能的腔体选择.