相较于传统矿用甲烷传感器，超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势，能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题，设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器。超表面结构为金属-介质-金属3层结构，其中金属材料为金，介质材料为聚酰亚胺，上层金属结构为圆环，通过调节左侧开口大小改变结构的对称性，从而引起准连续域束缚态（QBIC）。分析结果表明，左侧开口间距为5 μm时调制深度最大，为95.69%。在超表面结构上覆盖1层甲烷气敏膜材料（cryptophane-A），得到甲烷传感器。选取5种体积分数的甲烷和5种环境折射率验证甲烷传感器检测性能，结果表明：金属太赫兹超表面传感器对折射率和甲烷体积分数的灵敏度分别为949 GHz/RIU和4.4 GHz/%，且折射率和甲烷体积分数与QBIC谐振峰的变化呈较好的线性关系。设计了一种方环金属超表面甲烷传感器，将其与圆环结构进行对比，发现圆环结构在Q因子、调制深度和灵敏度等方面均优异于方环结构。

0 引言
1 理论模型与结构设计
1.1 超表面结构设计
1.2 对称结构
1.3 非对称结构
2 QBIC谐振传感性能验证
3 与方环结构的性能对比
4 结论与展望
4.1 结论
4.2 不足与未来展望

刘海,王麒尧,高鹏,等.基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器设计[J/OL].工矿自动化,1-9[2025-03-05].https://doi.org/10.13272/j.issn.1671-251x.18220.