一种全介质折射率传感器及其连续域束缚态模式激发方法

技术领域

本申请涉及光学传感领域，特别是涉及一种全介质折射率传感器及其连续域束缚态模式激发方法。

背景技术

磁光超表面是一种将具有磁光效应的功能材料与人工设计的微纳结构结合构成的复合结构，由于在外磁场作用下的磁光材料具有磁致旋光性使其能够调控光在传播过程中的振幅、相位和偏振态等特性。

基于磁光效应的折射率传感器利用横向磁光克尔效应信号作为传感信号进行环境折射率检测，能够提高传感器的分辨率，具有极大的应用优势。目前，基于磁光效应的折射率传感器结构类型主要是铁磁金属膜或磁性介质膜与贵金属结合形式，例如Au(金)膜/Co(钴)膜/Au(金)纳米孔阵列结构的折射率传感器，利用Au纳米孔阵列激发的表面等离激元共振实现横向磁光克尔效应信号的增强。铁磁金属和贵金属具有较大的光学损耗，限制了器件传感性能的进一步提高及实际应用，并且结构复杂。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种全介质折射率传感器及其连续域束缚态模式激发方法，以降低光学损耗，降低制作难度。

为解决上述技术问题，本申请提供一种全介质折射率传感器，包括：

非金属基底；

设于所述非金属基底上表面的磁光超表面结构层，所述磁光超表面结构层包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构，所述纳米微结构的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构为纳米孔隙，所述磁光超表面结构层还包括介质层，所述纳米孔隙贯穿所述介质层。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构为纳米凸起，所述纳米凸起设于所述非金属基底的表面。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构呈均匀阵列分布。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构的周期距离范围为500nm～900nm。

在本申请的一个实施例中，所述介质层的材料包括稀土元素铈掺杂的钇铁石榴石、铋掺杂的钇铁石榴石。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构的长度和宽度相等。

在本申请的一个实施例中，所述纳米微结构的形状包括正方形、圆形。

在本申请的一个实施例中，所述介质层的高度和所述微结构阵列的高度相等。

本申请还提供一种对上述任一种所述的全介质折射率传感器的连续域束缚态模式激发方法，包括：

线偏振光倾斜照射到全介质折射率传感器的磁光超表面结构层；其中，所述第一方向垂直于所述磁光超表面结构层的表面，线偏振光与第一方向的夹角小于10°；

对全介质折射率传感器施加外磁场，所述外磁场的方向平行于全介质折射率传感器的表面，且垂直于线偏振光的入射面，以激发磁光超表面结构层的连续域束缚态模式。

本申请所提供的一种全介质折射率传感器，包括：非金属基底；设于所述非金属基底上表面的磁光超表面结构层，所述磁光超表面结构层包括微结构阵列；所述磁光超表面结构层的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构，所述纳米微结构的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm。

可见，本申请中全介质折射率传感器包括非金属基底和磁光超表面结构层，磁光超表面结构层的材料为掺杂的石榴石型磁光材料，即全介质折射率传感器为全介质的材料，不包括贵金属和铁磁金属，可以降低光学损耗，利于全介质折射率传感器的应用。并且，本申请中全介质折射率传感器包括两层结构，结构更加简单。纳米微结构的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm，便于纳米微结构的制作，从而简化全介质折射率传感器制作难度。

此外，本申请还提供一种激发连续域束缚态模式的方法。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种全介质折射率传感器的侧视图；

图2为本申请实施例所提供的一种全介质折射率传感器的截面示意图一；

图3至图4为本申请实施例所提供的不同全介质折射率传感器的俯视图；

图5为本申请实施例所提供的一种全介质折射率传感器的截面示意图二；

图6至图7为本申请实施例所提供的不同全介质折射率传感器的俯视图；

图8为本申请实施例所提供的一种纳米微结构的排布示意图一；

图9为本申请实施例所提供的一种纳米微结构的排布示意图二；

图10为本申请实施例中线偏振光倾斜照射到全介质折射率传感器上的示意图；

图11为本申请实施例磁光超表面结构层的色散图；

图12为本申请实施例中的磁光超表面结构层沿第一布里渊区高对称点的能带图；

图13为图12中的能带在Gamma点的模式分布图；

图14为图12中1350nm附近的能带在Gamma点的本征极化图；

图15为本申请实施例中线偏振光的入射角度为0°时，全介质折射率传感器的反射谱线图；

图16为本申请实施例中线偏振光的入射角度为0.5°时，全介质折射率传感器的反射谱线图；

图17为本申请实施例中线偏振光的入射角度为0°时，全介质折射率传感器的横向磁光克尔效应谱线图；

图18为本申请实施例中线偏振光的入射角度为0.5°时，全介质折射率传感器的横向磁光克尔效应谱线图；

图19为在不同折射率环境中，全介质折射率传感器的横向磁光克尔效应谱线图；

图20为横向磁光克尔效应谱线的谐振波长位置与环境折射率的变化关系图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面对本申请中涉及到的一些技术术语进行介绍。

磁光效应是指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而引起的各种光学现象，包括法拉第效应、克尔磁光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。

磁光克尔效应是一种线偏振光入射于被磁化的介质表面发生反射后，光的偏振态或强度发生改变的现象，当施加的外磁场方向平行于样品表面且垂直于入射面时，即产生横向磁光克尔效应。

横向磁光克尔效应(Transversal Magneto-Optical Kerr Effect，简称TMOKE)，是磁光克尔效应的某一种类型，是一种线偏振光入射于被磁化的介质表面发生反射后，光的偏振态或强度发生改变的现象，其中，横向磁光克尔效应能够改变反射光强度而不改变光的偏振态。由于具有法诺共振线型的横向磁光克尔效应信号线宽窄，因此，将其作为传感信号进行环境折射率检测能够提高传感器的分辨率。

正如背景技术部分所述，目前，基于磁光效应的折射率传感器结构类型主要是铁磁金属膜或磁性介质膜与贵金属结合形式，例如Au(金)膜/Co(钴)膜/Au(金)纳米孔阵列结构的折射率传感器，利用Au纳米孔阵列激发的表面等离激元共振实现横向磁光克尔效应信号的增强。铁磁金属和贵金属具有较大的光学损耗，限制了器件传感性能的进一步提高及实际应用。

有鉴于此，本申请提供了一种全介质折射率传感器，请参考图1，包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm。

本实施例中对非金属基底1的厚度不做限定，可自行设置。

作为一种可实施方式，非金属基底1可以为二氧化硅(SiO

磁光超表面结构层2是将具有磁光效应的功能材料(掺杂的石榴石型磁光材料)与纳米微结构22结合构成的复合结构层，由于在外磁场作用下的磁光材料具有磁致旋光性，使其能够调控光在传播过程中的振幅、相位和偏振态等特性。

本实施例中对纳米微结构22的类型，纳米微结构22的类型可以有多种，具体在下述实施例进行阐述。

纳米微结构22的长度范围可以为300nm～600nm，例如，纳米微结构22的长度可以为300nm，350nm，380nm，400nm，420nm，450nm，460nm，500nm，550nm，580nm，600nm等等，具体的纳米微结构22的长度值可以根据需要自行设置。

纳米微结构22的宽度范围为300nm～600nm，例如，纳米微结构22的宽度可以为300nm，350nm，400nm，450nm，460nm，500nm，550nm，600nm等等，具体的纳米微结构22的宽度值可以根据需要自行设置。

纳米微结构22的高度范围为100nm～400nm，例如，纳米微结构22的高度可以为100nm，150nm，200nm，250nm，260nm，300nm，350nm，400nm等等，具体的纳米微结构22的高度值可以根据需要自行设置。

需要指出的是，本申请中对纳米微结构22的形状不做具体限定，可自行设置。例如，所述纳米微结构22的形状包括但不限于正方形、圆形，或者其他的形状。

需要指出的是，当纳米微结构22的形状为圆形时，纳米微结构22的长度和纳米微结构22的宽度即为纳米微结构22的直径。即纳米微结构22的形状为圆形时，纳米微结构22的直径范围可以为300nm～600nm，例如，纳米微结构22的直径可以为300nm，350nm，400nm，450nm，500nm，550nm，600nm等等，具体的纳米微结构22的直径值可以根据需要自行设置。

本申请中全介质折射率传感器包括非金属基底1和磁光超表面结构层2，磁光超表面结构层2的材料为掺杂的石榴石型磁光材料，即全介质折射率传感器为全介质的材料，不包括贵金属和铁磁金属，可以降低光学损耗，利于全介质折射率传感器的应用。并且，本申请中全介质折射率传感器包括两层结构，结构更加简单。纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm，便于纳米微结构22的制作，从而简化全介质折射率传感器制作难度。

请参考图2、图3、图4，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm；所述纳米微结构22为纳米孔隙，磁光超表面结构层还包括介质层21，纳米孔隙贯穿介质层21。

纳米孔隙由介质层21的表面向非金属基底1凹陷。当磁光超表面结构层2设置在非金属基底1的上表面时，纳米孔隙向下方凹陷。

可以理解的是，当纳米微结构22为纳米孔隙，纳米孔隙的高度也即纳米孔隙的深度。

纳米孔隙的长度范围可以为300nm～600nm，例如，纳米孔隙的长度可以为300nm，350nm，380nm，400nm，420nm，450nm，460nm，500nm，550nm，580nm，600nm等等，具体的纳米孔隙的长度值可以根据需要自行设置。

纳米孔隙的宽度范围为300nm～600nm，例如，纳米孔隙的宽度可以为300nm，350nm，400nm，450nm，460nm，500nm，550nm，600nm等等，具体的纳米孔隙的宽度值可以根据需要自行设置。

纳米孔隙的高度范围为100nm～400nm，例如，纳米孔隙的高度可以为100nm，150nm，200nm，250nm，260nm，300nm，350nm，400nm等等，具体的纳米孔隙的高度值可以根据需要自行设置。

需要指出的是，本申请中对纳米孔隙的形状不做具体限定，可自行设置。例如，纳米孔隙的形状可以为正方形，如图3所示；纳米孔隙的形状可以为圆形，如图4所示；或者其他的形状等等。

请参考图5、图6、图7，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm；所述纳米微结构22为纳米凸起，纳米凸起设于非金属基底1的表面。

纳米凸起向远离非金属基底1的方向突出。当磁光超表面结构层2设置在非金属基底1的上表面时，纳米凸起向上方突出。

本实施例中纳米凸起的材料与磁光超表面结构层2的材料相同，也为掺杂的石榴石型磁光材料。

纳米凸起的长度范围可以为300nm～600nm，例如，纳米凸起的长度可以为300nm，350nm，380nm，400nm，420nm，450nm，460nm，500nm，550nm，580nm，600nm等等，具体的纳米凸起的长度值可以根据需要自行设置。

纳米凸起的宽度范围为300nm～600nm，例如，纳米凸起的宽度可以为300nm，350nm，400nm，450nm，460nm，500nm，550nm，600nm等等，具体的纳米凸起的宽度值可以根据需要自行设置。

纳米凸起的高度范围为100nm～400nm，例如，纳米凸起的高度可以为100nm，150nm，200nm，250nm，260nm，300nm，350nm，400nm等等，具体的纳米凸起的高度值可以根据需要自行设置。

需要指出的是，本申请中对纳米凸起的形状不做具体限定，可自行设置。例如，纳米凸起的形状可以为正方形，如图6所示；纳米凸起的形状可以为圆形，如图7所示；或者其他的形状等等。

请参考图8，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm；

其中，所述纳米微结构22呈均匀阵列分布。

本实施例中纳米微结构22既可以为纳米孔隙，也可以为纳米凸起，均在本实施例的保护范围内。当纳米微结构22为纳米孔隙时，全介质折射率传感器还包括介质层21。

纳米微结构22呈均匀阵列分布，即纳米微结构22与相邻的纳米微结构22正对齐，相邻纳米微结构22的间距相等，如图11所示，可以简化制作过程。

需要指出的是，图8中纳米微结构22的形状以正方形为例示出，本实施例中纳米微结构22的形状还可以为其他形状，例如圆形等。

请参考图9，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm；

其中，所述纳米微结构22呈均匀阵列分布，所述纳米微结构22的周期距离P范围为500nm～900nm。

纳米微结构22的周期距离P是指相邻两个纳米微结构22的中心之间的距离，如图9所示。图9中纳米微结构22的形状以圆形为例示出，本实施例中纳米微结构22的形状还可以为其他形状，例如正方形等。

需要说明的是，本实施例中对纳米微结构22的周期距离P不做具体限定，视情况而定。例如，纳米微结构22的周期距离P可以为500nm、600nm、700nm、800nm、850nm、900nm。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm。

本实施例中纳米微结构22既可以为纳米孔隙，也可以为纳米凸起，均在本实施例的保护范围内。当纳米微结构22为纳米孔隙时，全介质折射率传感器还包括介质层21，所述介质层21的材料包括稀土元素铈掺杂的钇铁石榴石、铋掺杂的钇铁石榴石。

钇铁石榴石(yttrium iron garnet，简称YIG)是一种具有多项磁特性的氧化铁合成晶体，它的化学式是Y

钇铁石榴石YIG的一个晶胞含有8个化学式单位，共有24个钇离子和40个铁离子，它们分别占据由氧离子组成的3种不同间隙位置，24个Fe

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm，所述纳米微结构22的长度和宽度相等。

本实施例中纳米微结构22的长度和宽度相等，则本实施例中纳米微结构22形状可以为正方形、圆形等，正方形的边长以及圆形的直径可以为300nm，400nm，460nm，500nm，600nm。

本实施例中纳米微结构22既可以为纳米孔隙，也可以为纳米凸起，均在本实施例的保护范围内。当纳米微结构22为纳米孔隙时，全介质折射率传感器还包括介质层21，所述介质层21的材料包括稀土元素掺杂的钇铁石榴石、铋掺杂的钇铁石榴石；

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，全介质折射率传感器包括：

非金属基底1；

设于所述非金属基底1上表面的磁光超表面结构层2，所述磁光超表面结构层2包括微结构阵列；

所述磁光超表面结构层2的材料包括掺杂的石榴石型磁光材料；

所述微结构阵列包括呈阵列排布的纳米微结构22，所述纳米微结构22的长度范围为300nm～600nm，宽度范围为300nm～600nm，高度范围为100nm～400nm。

本实施例中纳米微结构22既可以为纳米孔隙，也可以为纳米凸起，均在本实施例的保护范围内。当纳米微结构22为纳米孔隙时，全介质折射率传感器还包括介质层21，所述介质层21的高度和所述微结构阵列的高度相等；所述介质层21的材料包括稀土元素掺杂铈的钇铁石榴石、铋掺杂的钇铁石榴石；

介质层21的高度也即为介质层21的厚度。

当纳米微结构22为纳米孔隙时，介质层21的高度和微结构阵列的高度相等，即纳米微结构22在厚度方向上贯穿介质层21；当纳米微结构22为纳米凸起时，纳米微结构22的突出的高度与磁光超表面结构层2的厚度相等。

本申请还提供一种对上述任一实施例所述的全介质折射率传感器的束缚态模式激发方法，包括：

线偏振光倾斜照射到全介质折射率传感器的磁光超表面结构层2；其中，所述第一方向垂直于所述磁光超表面结构层2的表面，线偏振光与第一方向的夹角小于10°；

对全介质折射率传感器施加外磁场，所述外磁场的方向平行于全介质折射率传感器的表面，且垂直于线偏振光的入射面，以激发磁光超表面结构层2的连续域束缚态模式。

线偏振光倾斜照射到全介质折射率传感器上时，如图10所示，线偏振光与第一方向的夹角为θ，E

当线偏振光倾斜入射时，磁光超表面结构层2的准连续域束缚态(Bound state inthe continuum，简称BIC)模式被激发，使得结构的横向磁光克尔效应谱线具有窄线宽的法诺线型特征，磁光信号显著增强，进而有效地提高了全介质折射率传感器的品质因数。

由于谐振峰的品质因子随着角度的增加而减小，所以，将线偏振光与第一方向的夹角θ控制在小于10°的范围内，可以避免谐振峰的品质因子过小。

本实施例中对线偏振光与第一方向的夹角θ不做具体限定，视情况而定，例如线偏振光与第一方向的夹角θ可以为0.5°、1.5°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、9.5°等。

对于由全介质材料构成的全介质折射率传感器，本实施例中通过激发磁光超表面结构层2的准连续域束缚态模式，使得结构的横向磁光克尔效应谱线具有窄线宽的法诺线型特征，磁光信号显著增强，进而有效地提高器件的品质因数，有效解决了传统的采用棱镜耦合方式激发表面等离激元共振模式进行磁光信号增强及折射率传感器性能提升方案存在的测试过程复杂的问题。

下面对本申请中全介质折射率传感器的相关仿真验证结果进行介绍。

(1)改变线偏振光的入射波长时，磁光超表面结构层的色散图。

线偏振光的入射波长分别为1348nm、1320nm和1400nm，磁光超表面结构层的色散图如图11所示，其中，横坐标为入射波长，纵坐标为入射角度，颜色柱表示反射光的强度。由图11可知，线偏振光的入射波长1348nm处对应全介质折射率传感器的连续域束缚态模式，线偏振光的入射波长1320nm和1400nm处对应全介质折射率传感器的偶极共振模式。

(2)通过改变入射光的波长和波矢，得到磁光超表面结构层沿第一布里渊区高对称点的能带图，如图12所示，横坐标为布里渊区的波矢，纵坐标为入射光波长。图12中，最下方的三条能带为TM(transverse magnetic mode，横磁模)能带(主要由Ez、Hx和Hy定义)，上方的三条能带为TE(transverse electric mode，横电模)能带(主要由Hz、Ex和Ey定义)。

图12中六条能带在Gamma点的模式分布如图13所示，图13中第一行(上面一行)展示了三条TM能带的模式分布图，前两条能带为简并的偶极共振模式，第三条能带为四极共振模式，对应图12中1450nm附近的能带；第二行(下面一行)展示了三条TE能带的模式分布图，类似地，前两条能带为简并的偶极共振模式，第三条能带为四极共振模式，对应图12中1350nm附近的能带。

图14展示了1350nm附近的能带在Gamma点的本征极化，横坐标和纵坐标均为布里渊区的波矢。

从图14中可以看出，在Gamma点处，偏振无法被定义，表明此处对应磁光超表面结构层的连续域束缚态模式。

(3)改变线偏振光的入射角度(与第一方向的夹角)，全介质折射率传感器的反射谱线和横向磁光克尔效应谱线。

当线偏振光的入射角度为0°时，全介质折射率传感器的反射谱线如图15所示，其中，横坐标为线偏振光的入射波长，纵坐标为反射率。当线偏振光的入射角度为0.5°时，全介质折射率传感器的反射谱线如图16所示，其中，横坐标为线偏振光的入射波长，纵坐标为反射率。

当线偏振光的入射角度为0°时，全介质折射率传感器的横向磁光克尔效应谱线如图17所示，其中，横坐标为线偏振光的入射波长，纵坐标为TMOKE信号强度。当线偏振光的入射角度为0.5°时，全介质折射率传感器的横向磁光克尔效应谱线如图18所示，其中，横坐标为线偏振光的入射波长，纵坐标为TMOKE信号强度。

其中，TMOKE信号强度为施加正向磁场和反向磁场条件的反射率相对变化，正向磁场是指磁场沿着z轴正方向施加，反向磁场指磁场沿着z轴负方向施加。TMOKE信号强度具体可以表示为：

式中，TMOKE为TMOKE信号强度，R(H+)是施加正向磁场条件的反射率，R(H-)是施加反向磁场条件的反射率。

由图15至图18可以得出，入射波长1320nm处对应全介质折射率传感器的偶极共振模式，入射波长1348nm处对应结构的连续域束缚态模式，横向磁光克尔效应谱线具有窄线宽的法诺线型特征。在入射角为0°时，连续域束缚态模式具有无限的品质因数，因而无法被入射波激发。当入射角为0.5°时，连续域束缚态模式转变为准连续域束缚态模式，谐振谱线具有极窄的线宽，达到0.19nm，品质因数达到最大值6948，其品质因数随入射角的增大而降低，且准连续域束缚态模式下的TMOKE信号显著增强。

其中，品质因数用以表征器件的折射率传感性能，具体可以表示为：

FOM＝S/FWHM；

式中，FOM表示品质因数，FWHM是谐振谱的半高全宽，S是折射率传感灵敏度。

折射率传感灵敏度具体可以表示为：

S＝Δλ/Δn；

式中，Δλ是谐振谱的谐振波长位置变化量，Δn是折射率变化量。

(4)具有准连续域束缚态模式的磁光超表面结构层对不同折射率环境的横向磁光克尔效应谱线。

选取空气、水、丁醇、氯仿作为不同的折射率环境(空气折射率n＝1，水折射率n＝1.33，丁醇折射率n＝1.397，氯仿折射率n＝1.4458)，得到的横向磁光克尔效应谱线如图19所示，其中，横坐标为线偏振光的入射波长，纵坐标为TMOKE信号强度。

从图19中看出，横向磁光克尔效应谱线的谐振波长位置随着环境折射率的增加发生较大的红移，是由于磁光超表面结构层对周围折射率具有较高的敏感度。

横向磁光克尔效应谱线的谐振波长位置随环境折射率的变化关系如图20所示，其中，横坐标为环境折射率，纵坐标为横向磁光克尔效应谱线的谐振峰位置。

从图20中看出，随着折射率增加，横向磁光克尔效应谱线的谐振峰位置逐渐增加。由图20可得到，全介质折射率传感器具有较高的灵敏度295nm/RIU，在水环境中的品质因数FOM值为3176RIU

(5)对于沿x轴方向磁化的各向同性磁光介质，其介电张量形式表示为：

其中，对角元项ε

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的一种全介质折射率传感器及其连续域束缚态模式激发方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。