(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210621443.7 (22)申请日 2022.06.02 (71)申请人 宁波大学 地址 315211 浙江省宁波市江北区风 华路 818号 (72)发明人 陈伟伟　王栎沣　汪鹏君　张东　 李燕　 (74)专利代理 机构 宁波奥圣专利代理有限公司 33226 专利代理师 方小惠 (51)Int.Cl. G01N 21/3504(2014.01) G01N 21/01(2006.01) G02B 6/12(2006.01) G02B 6/124(2006.01) (54)发明名称 基于锥形亚微米光栅-槽波导的中红外气体 传感器 (57)摘要 本发明公开了一种基于锥形亚微米光栅 ‑槽 波导的中红外气体传感器， 包括下包层、 第一锥 形光栅阵列和第二锥形光栅阵列， 第一锥形光栅 阵列和第二锥形光栅阵列设置在下包层的上表 面上， 第一锥形光栅阵列位于第二锥形光栅阵列 的前侧， 第一锥形光栅阵列由5566个完全相同的 第一芯层波导按照从左到右顺序均匀间隔分布 形成， 第二锥形光栅阵列由5566个完全相同的第 二芯层波导按照从左到右顺序均匀间隔分布形 成， 第一芯层波导和第二芯层波导均为锥形波 导， 第一芯层波导和第二芯层 波导的上侧面及下 侧面均为等腰梯形； 优点是具有较高的灵敏度、 较低的检测阈值、 较快的响应时间。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115201136 A 2022.10.18 CN 115201136 A 1.一种基于锥形亚微米光栅 ‑槽波导的中红外气体传感器， 其特征在于包括下包层、 第 一锥形光栅阵列和 第二锥形光栅阵列， 所述的下包层为长方体型波导， 材料为氟化钙， 所述 的下包层的长度方向沿左右方向， 宽度方向沿前后方向， 厚度方向沿上下方向， 所述的下包 层的厚度大于等于6μm， 所述的第一锥形光栅阵列和所述的第二锥形光栅阵列设置在所述 的下包层的上表面上， 所述的第一锥形光 栅阵列位于所述的第二锥形光 栅阵列的前侧； 所述的第一锥形光栅阵列由m个完全相同的第 一芯层波导按照从左到右顺序均匀间隔 分布形成， m的取值为5566， 所述的第一芯层 波导为锥形波导， 材料为硅， 所述的第一芯层 波 导的前端面为长方形， 所述的第一芯层波导的前端面的长边沿左右方向， 宽边沿上下方向， 所述的第一芯层波导的前端面的长边长度为784nm， 所述的第一芯层波导的前端面的宽边 宽度为6μm， 所述的第一芯层波导的后端面的长边沿左右方向， 宽边沿上下方向， 所述的第 一芯层波导的后端面的长边长度为980nm， 所述的第一芯层波导的前端面的宽边宽度为6 μ m， 所述的第一芯层波导具有四个侧面， 所述的第一芯层波导的前端面和所述的第一芯层波 导的后端面之间的距离为1.6μm， 所述的第一芯层波导的上侧面和下侧面均为上底为 784nm、 下底为980nm、 高为1.6 μm的等腰梯形， 所述的第一芯层波导的左侧面和右侧面均长 方形， 所述的第一芯层波导的左侧 面和右侧 面的宽边方向沿上下方向， 所述的第一芯层波 导左侧面和右侧 面的的宽边宽度均为6μm， 所述的第一芯层波导的左侧面的两条长边与所 述的第一芯层波导的上侧 面位于左边的一条腰和所述的第一芯层波导的下侧 面位于左边 的一条腰一一对应重合， 所述的第一芯层波导的右侧面的两条长边与所述的第一芯层波导 的上侧面位于右边的一条腰和所述的第一芯层波导的下侧 面位于右边的一条腰一一对应 重合， m个第一芯层波导的前端面位于同一平 面， m个第一芯层波导的后端面位于同一平 面， m个第一芯层波导的前端面所在平面平行于所述的下包层的前端面， m个第一芯层波导中， 位于最左端的第一芯层波导的左右对称面与所述的下包层的左端面之间的距离大于等于 980nm， 位于最右端的第一芯层波导的左右对称面与所述的下包层的右端面之间的距离大 于等于980nm， 相邻两个第一芯层波导的左右对称面之间的距离为196 0nm； 所述的第二锥形光栅阵列由m个完全相同的第 二芯层波导按照从左到右顺序均匀间隔 分布形成， m的取值为5566， 所述的第二芯层 波导为锥形波导， 材料为硅， 所述的第二芯层 波 导的后端面为长方形， 所述的第二芯层波导的后端面的长边沿左右方向， 宽边沿上下方向， 所述的第二芯层波导的后端面的长边长度为784nm， 所述的第二芯层波导的后端面的宽边 宽度为6μm， 所述的第二芯层波导的前端面的长边沿左右方向， 宽边沿上下方向， 所述的第 二芯层波导的前端面的长边长度为980nm， 所述的第二芯层波导的前端面的宽边宽度为6 μ m， 所述的第二芯层波导的前端面和所述的第二芯层波导的后端面之间的距离为1.6 μm， 所 述的第二芯层波导具有四个侧面， 所述的第二芯层波导的上侧面和下侧面均为上底为 784nm、 下底为980nm、 高为1.6 μm的等腰梯形， 所述的第二芯层波导的左侧面和右侧面均长 方形， 所述的第二芯层波导的左侧 面和右侧 面的宽边方向沿上下方向， 所述的第二芯层波 导左侧面和右侧 面的的宽边宽度均为6μm， 所述的第二芯层波导的左侧面的两条长边与所 述的第二芯层波导的上侧 面位于左边的一条腰和所述的第二芯层波导的下侧 面位于左边 的一条腰一一对应重合， m个第二芯层波导的前端面位于同一平面， m个第二芯层波导的后 端面位于同一平面， m个第二芯层波导的后端面所在平面平行于所述的下包层的后端面， m 个第二芯层波导中， 位于最左端的第二芯层波导的左右对称面与所述的下包层的左端面之权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115201136 A 2间的距离大于等于980nm， 位于最右端的第二芯层波导的左右对称面与所述的下包层的右 端面之间的距离大于等于980nm， 相邻两个第二芯层波导的左右对称面之间的距离为 1960nm； m个第二芯层波导的前端面所在平面与m个第一芯层波导的后端面所在平面之间的距 离为120nm； m个第一芯层 波导的前端面所在平面与所述的下包层的前端面之间的距离等于 m个第二芯层波导的后端面所在平面与所述的下包层的后端面之间的距离， 且该距离大于 等于11.55 μm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115201136 A 3