基于三维开口谐振环阵列和微流通道的太赫兹超材料吸收体传感器

• 作者: 王鑫 王俊林
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 探测器 太赫兹 超材料吸波器 三维开口谐振环 微流通道 传感器
• 年，卷（期）: 2020,（19）
• 所属期刊栏目: 探测器|Detectors
• 页码范围: 13-20
• 页数: 8页
• 分类号: TP212
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202040.1904001

摘要

基于三维开口谐振环(SRR)阵列和微流通道,在太赫兹频段内实现了一款基于超材料吸波器的高灵敏度折射率传感器,三维SRR阵列完全浸没于微流通道内,注入微流通道内的液相分析物在作为被测分析物的同时还充当了超材料吸波器的中间介质层.当微流通道的高度固定为33.1 μm,而注入微流通道内的液相分析物的折射率从1.0变化到1.8时,该太赫兹超材料吸波器可作为折射率传感器,对应的折射率频率灵敏度达到379 GHz/R1U.仿真结果表明,该太赫兹超材料吸收体传感器的谐振电磁场被扩展到三维空间,并在微流通道内得到了很大程度的集中和增强,从而实现了谐振电磁场与待测分析物的空间重叠,增强了谐振电磁场与被测分析物之间的相互作用,进而实现了对液相分析物的高灵敏度传感.同样基于CST Microwave Studio仿真软件仿真研究了微流通道的高度和顶层覆盖电介质的厚度对超材料吸收体传感器的折射率灵敏度的影响.通过选择合适的微流通道高度和覆盖电介质厚度可获得更高的折射率灵敏度.总之,基于三维SRR阵列和微流通道的太赫兹超材料吸收体传感器具有更高的品质因数和折射率频率灵敏度,在无标记的快速生物医学传感中具有潜在的应用.