一种基于Fano共振的全介质超表面折射率传感器

一种基于Fano共振的全介质超表面折射率传感器摘要：全介质超表面是一种具有高度可调控光学性质的表面结构。本研究提出了一种基于Fano共振的全介质超表面折射率传感器，通过调节超表面的结构参数实现对外界折

Fano 一种基于共振的全介质超表面折射率传感器 摘要： 全介质超表面是一种具有高度可调控光学性质的表面结构。本研究提出了一种基于 Fano 共振的全介质超表面折射率传感器，通过调节超表面的结构参数实现对外界折射 Fano 率的敏感探测。通过理论分析和数值模拟，我们研究了共振在超表面中的产生机 制，并通过实验验证了传感器的可行性和性能。实验结果表明，该传感器具有高灵敏 度、高选择性和宽波段响应的特点，可用于许多光学传感和测量应用。 Fano 关键词：全介质超表面，共振，折射率传感器 1. 引言 折射率是光学材料的重要参数，对于光学元件和传感器的设计与应用具有重要意义。 传统的折射率测量方法通常基于干涉或散射原理，但受限于设备成本和测量范围。近 年来，全介质超表面作为一种具有高度可调控光学性质的表面结构，引起了广泛关 注。全介质超表面通过调节其结构参数，可以实现对光的折射、透射和反射的灵活控 制，为折射率传感器的设计提供了新的思路。 2. 原理和设计 2.1 Fano 共振 FanoFano 共振是指一种非常规的共振现象，在介质中存在弱耦合共振子时产生。共 Fano 振的特点是在一定光谱范围内，共振峰的形状由尖锐到宽阔变化。这一特性使得 共振在光学传感和测量中具有重要应用。 2.2 全介质超表面的设计 我们设计了一种全介质超表面结构，由周期性分布的介质柱阵列组成。通过改变柱子 的尺寸和间距，可以调节超表面的光学性质。在超表面上布置一对共振子，其中一个 Fano 是拥有共振特性的介质柱，另一个是用于耦合的金属纳米棒。 3. 数值模拟和性能分析 通过数值模拟，我们研究了超表面的光学性质和传感器的响应特性。结果表明，在适 当调节共振子的尺寸和间距后，超表面可以实现对某一特定折射率范围的高度敏感响 应。同时，超表面还显示出高选择性和宽波段响应的特点。 4. 实验验证