与传统甲烷传感器相比，超表面甲烷传感器具有高度灵敏、性能稳定、小型化、集成化、多功能可定制等优点，更满足在煤矿等复杂环境下的应用需求。设计了基于Fano共振的全介质型超表面甲烷传感器。超表面结构由周期性的硅纳米结构和SiO?衬底组成，包含4个方形硅环纳米结构及中心的硅纳米方块。通过改变几何参数观察其对全介质超表面结构Fano共振的影响，结果表明，综合考虑结构的品质因数和调制深度，应选取方形硅环中心距离为1 000 nm，方形硅环的内边长为100 nm，硅纳米块的边长为200 nm，此时品质因数为227.60，调制深度为99.979%，接近100%。通过在超表面结构内涂覆甲烷气敏薄膜实现传感检测功能，结合极窄线宽的Fano谐振特性和显著的局域场增强效应，实现对甲烷气体的高精度检测。仿真结果表明：全介质超表面传感器对甲烷体积分数的灵敏度为-0.953 nm/%，且甲烷体积分数变化与共振峰偏移量呈线性关系，监测性能较好；全介质超表面传感器的折射率灵敏度高达883.95 nm/RIU，且共振峰偏移量与环境折射率增量呈线性关系，可用于检测环境折射率的变化。

0引言
1 基本原理
2 传感器设计与分析
2.1 超表面结构设计
2.1.1 超表面结构A
2.1.2 超表面结构B
2.1.3 超表面结构C
2.2超表面传感器仿真与分析
3 全介质型超表面甲烷传感器的应用
4 结论

刘海,周彤,陈聪等.基于Fano共振的全介质型超表面甲烷传感器设计[J/OL].工矿自动化:1-11[2023-09-23].DOI:10.13272/j.issn.1671-251x.18108.