基于相位跳变的双模态奇异点传感系统

本发明涉及传感器，特别涉及一种基于相位跳变的双模态奇异点传感系统。

背景技术：

1、随着科技的不断进步，传感器技术在各个领域的应用变得越来越广泛和重要。传统的传感器在检测精度、灵敏度和响应速度方面已经取得了显著的进展。相位奇点是参数空间中特定点，具有相位跳变和拓扑电荷等特性，利用奇点来制作传感器的一个关键优势是其超高的灵敏度。例如，在光学传感器中，利用奇点效应可以显著提高对光信号的检测能力，从而实现更精确的光谱分析。但传统的单模奇点传感具有如下弊端：

2、1、单模奇点传感的有效空间有限，难以覆盖较大的传感区域；

3、2、单模奇点传感模式单一，通常只能检测单一类型的参数，难以实现多次独立测量的要求，且受复杂环境影响较大；

4、3、单模奇点对角度微扰更敏感，导致信号稳定性差，鲁棒性差。

5、因此，随着奇点技术在光学传感器中的应用，单模奇点传感已无法满足需求。而双模奇点传感在多参数检测和环境适应性方面明显具有优势，但由于奇点会引发系统对外界微扰的灵敏响应，且灵敏度随奇点阶数增加而增强，因此，实现双模奇点传感技术面临复杂的结构设计、材料色散特性和参数控制难题，并且对环境微扰和噪声敏感。

6、现有的双模传感大多采用光谱椭圆偏振法，该方法基于横电(te)波和横磁(tm)波之间的振幅和相位差。尽管椭圆偏振光具有两个正交偏振，但在之前的研究中，te和tm分量往往是非解耦的，也就是说，现有的双模传感实际还是对应于单模。同时，奇点的存在主要取决于tm分量，而椭圆偏振光的te分量几乎对传感过程没有贡献。为了在这方面改进该方案，有必要采取新的策略。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，能够将奇点传感技术从单一模态拓展到双模态，能够实现独立的两次测量，对环境微扰具有更高的鲁棒性。

2、本发明通过如下方案实现，一种基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，包括感应模块，由若干双曲超构材料层和若干各向同性的第一介质层交替叠加而成，所述感应模块满足在传播入射光时具有连续域束缚态现象，且所述连续域束缚态现象包括可分裂出一对具有相反拓扑电荷的反射相位奇点。

3、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：所述双曲超构材料层由若干复合单元层叠加而成，所述复合单元层包括依次叠加的第二介质层、石墨烯层和金属层。

4、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：所述第一介质层选用氧化铍，所述第二介质层选用砷化镓。

5、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：所述金属层选用氧化铟锡。

6、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：还包括用于以任一所述反射相位奇点处所对应的频率向所述感应模块发射所述入射光的红外源，以及用于监测所述感应模块的相位变化并在监测到相位跳变时发出反馈信号的红外探测器。

7、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：还包括叠加于所述感应模块表面的入射层，用于供入射光射入并保护所述感应模块。

8、本发明基于相位跳变的双模态奇异点传感系统的进一步改进在于：所述入射层选自银层。

9、本发明通过将bic分裂所得奇点的相位跳变理论运用于奇点传感，能够将奇点传感技术从单一模态拓展到双模态，基于相位跳变的双模奇点传感可以在简单结构中实现独立的两次测量；基于相位跳变的双模奇点传感对环境微扰具有更高的鲁棒性，即便存在细微的加工误差，也不影响传感系统的灵敏度和分辨率，大大降低了传感器的加工难度。

1.一种基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：包括感应模块，由若干双曲超构材料层和若干各向同性的第一介质层交替叠加而成，所述感应模块满足在传播入射光时具有连续域束缚态现象，且所述连续域束缚态现象包括可分裂出一对具有相反拓扑电荷的反射相位奇点。

2.如权利要求1所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：所述双曲超构材料层由若干复合单元层叠加而成，所述复合单元层包括依次叠加的第二介质层、石墨烯层和金属层。

3.如权利要求2所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：所述第一介质层选用氧化铍，所述第二介质层选用砷化镓。

4.如权利要求2所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：所述金属层选用氧化铟锡。

5.如权利要求1所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：还包括用于以任一所述反射相位奇点处所对应的频率向所述感应模块发射所述入射光的红外源，以及用于监测所述感应模块的相位变化并在监测到相位跳变时发出反馈信号的红外探测器。

6.如权利要求1所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：还包括叠加于所述感应模块表面的入射层，用于供入射光射入并保护所述感应模块。

7.如权利要求6所述的基于相位跳变的双模态奇异点传感系统，其特征在于：所述入射层选自银层。