本发明涉及电场探测领域，具体涉及一种基于波导传播特性变化的电场探测装置。
背景技术：
电场的测量不仅对导弹、火箭、航空器发射中意义重大，而且对城市环境污染、超净实验室、炼油厂、储油站等地面上容易引起静电和容易受静电及雷达危害的场所也有着广泛的应用。传统电场测量装置的灵敏度低，探索基于新原理的电场探测技术对提高电场测量的灵敏度具有重要意义。
技术实现要素：
为解决以上问题，本发明提供了一种基于波导传播特性变化的电场探测装置，包括基底层、加热层、第一贵金属部、第二贵金属部、有机共轭聚合物材料，加热层置于基底层上，第一贵金属部和第二贵金属部置于加热层上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，形成金属-介质-金属波导，有机共轭聚合物材料置于间隙内。
更进一步地，有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。
更进一步地，有机共轭聚合物材料填充满间隙。
更进一步地，间隙的底部窄，间隙的顶部宽。
更进一步地，有机共轭聚合物材料覆盖间隙顶部附近的第一贵金属部和第二贵金属部。
更进一步地，在间隙处，第一贵金属部低；远离间隙处，第一贵金属部高。
更进一步地，在间隙处，第二贵金属部低；远离间隙处，第二贵金属部高。
更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的材料为金或银。
更进一步地，间隙最宽处的宽度小于100纳米。
更进一步地，间隙的高度小于2微米。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于波导传播特性变化的电场探测装置，包括基底层、加热层、第一贵金属部、第二贵金属部、有机共轭聚合物材料，加热层置于基底层上，第一贵金属部和第二贵金属部置于加热层上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙，形成金属-介质-金属波导，有机共轭聚合物材料置于间隙内。应用时，首先，在无电场空间，测量金属-介质-金属波导的传播特性，此时加热层为常温；然后，将本发明置于待测电场内，同时加热层加热有机共轭聚合物材料，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料，重新测量金属-介质-金属波导的传播特性，根据前后金属-介质-金属波导传播特性的变化，确定待测电场。在加热过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料分子链的方向，从而改变了间隙内的介电环境，从而改变了金属-介质-金属波导的传播特性。因为在加热时，有机共轭聚合物材料分子链的方向严重地依赖于其所处的电场，并且金属-介质-金属波导的传播特性严重地依赖于间隙内的介电环境，因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种基于波导传播特性变化的电场探测装置的示意图。
图2是又一种基于波导传播特性变化的电场探测装置的示意图。
图3是再一种基于波导传播特性变化的电场探测装置的示意图。
图4是再一种基于波导传播特性变化的电场探测装置的示意图。
图中：1、基底层；2、加热层；3、第一贵金属部；4、第二贵金属部；5、有机共轭聚合物材料。
具体实施方式
为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
实施例1
本发明提供了一种基于波导传播特性变化的电场探测装置。图1为本发明的截面图。本发明的基于波导传播特性变化的电场探测装置包括基底层1、加热层2、第一贵金属部3、第二贵金属部4、有机共轭聚合物材料5。加热层2置于基底层1上。基底层1的材料为绝热材料，用以隔绝加热层2产生的热。加热层2可以通过连接其他高温物体的方法产生高温，也可以通过电阻产生热来产生高温，在此不做具体限制。第一贵金属部3和第二贵金属部4置于加热层2上，第一贵金属部3和第二贵金属部4之间设有间隙，形成金属-介质-金属波导。第一贵金属部3和第二贵金属部4的材料为金或银，以便于在间隙内形成表面等离极化激元。有机共轭聚合物材料5置于间隙内。更进一步地，有机共轭聚合物材料5填充满所述间隙，以便于当有机共轭聚合物材料5微观形貌变化时，能够对金属-介质-金属波导的传播特性造成更多的改变。有机共轭聚合物材料5为聚3-己基噻吩。加热时，聚3-己基噻吩的微观形貌更容易被待测电场调控。
应用时，首先，在无电场空间，测量金属-介质-金属波导的传播特性，此时加热层2为常温；具体地，将连续谱激光耦合进入金属-介质-金属波导的一端，在金属-介质-金属波导的另一端测量透射光谱，从而确定金属-介质-金属波导的传播特性；然后，将本发明置于待测电场内，同时加热层2加热有机共轭聚合物材料5，加热持续一段时间后，冷却有机共轭聚合物材料5，重新测量金属-介质-金属波导的传播特性，根据前后金属-介质-金属波导传播特性的变化，确定待测电场。加热的温度大于130摄氏度，持续的时间大于30分钟，以便于有机共轭聚合物材料5的微观结构充分改变。在加热过程中，待测电场改变了有机共轭聚合物材料5分子链的方向，从而改变了间隙内的介电环境，从而改变了金属-介质-金属波导的传播特性。因为在加热时，有机共轭聚合物材料5分子链的方向严重地依赖于其所处的电场，并且金属-介质-金属波导的传播特性严重地依赖于间隙内的介电环境，因此，本发明具有电场探测灵敏度高的优点。
在本发明中，一方面，金属-介质-金属波导的传播特性严重地依赖于间隙内的介电环境；另一方面，第一贵金属部3和第二贵金属部4也是热的良导体，能够很好地将热量传递到有机共轭聚合物材料5，从而更多地改变有机共轭聚合物材料5中分子链的方向。这两方面的效果均有利于更多地改变金属-介质-金属波导的传播特性，从而实现更高灵敏度的电场探测。
实施例2
在实施例1的基础上，间隙的底部窄，间隙的顶部宽。这样一来，间隙内的电磁场主要集中在间隙的底部。加热层2加热有机共轭聚合物材料5时，间隙底部的温度更高，有机共轭聚合物材料5的分子链方向改变更多，这两方面的效果均导致金属-介质-金属波导的传播特性改变更多，从而实现电场的更高灵敏度探测。更进一步地，如图2所示，间隙形成v形，在间隙的底部，第一贵金属部3和第二贵金属部4接触，这样间隙内的电磁场更集中，有机共轭聚合物材料5的微观形貌变化对金属-介质-金属波导的传播特性改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。
实施例3
在实施例2的基础上，如图3所示，有机共轭聚合物材料5覆盖间隙顶部附近的第一贵金属部3和第二贵金属部4。也就是说，有机共轭聚合物材料5不仅填充了间隙，而且覆盖了间隙的顶部。间隙顶部的有机共轭聚合物材料5起到了更进一步聚集电磁场的作用，也就是说，间隙内的电磁场分布更集中。这样一来，间隙内的有机共轭聚合物材料5的微观形貌变化对金属-介质-金属波导的传播特性改变更多，从而实现更高灵敏度的电场探测。另外，在间隙的顶部也设置有机共轭聚合物材料5比仅仅在间隙内填充满有机共轭聚合物材料5制备简单。
实施例4
在实施例3的基础上，如图4所示，在间隙处，第一贵金属部3低；远离间隙处，第一贵金属部3高；在间隙处，第二贵金属部4低；远离间隙处，第二贵金属部4高。这样一来，当有机共轭聚合物材料5被加热后，有机共轭聚合物材料5能够稳定地处于间隙的顶部，提高了结构稳定性。金属-介质-金属波导传播特性的变化仅由有机共轭聚合物材料5的微观结构变化导致，减小了数据处理难度。
更进一步地，间隙最宽处的宽度小于100纳米，间隙的高度小于2微米，以便于表面等离极化激元聚集在间隙内。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
1.一种基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于，包括基底层、加热层、第一贵金属部、第二贵金属部、有机共轭聚合物材料，所述加热层置于所述基底层上，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部置于所述加热层上，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部之间设有间隙，形成金属-介质-金属波导，所述有机共轭聚合物材料置于所述间隙内。
2.如权利要求1所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述有机共轭聚合物材料为聚3-己基噻吩。
3.如权利要求2所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述有机共轭聚合物材料填充满所述间隙。
4.如权利要求3所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述间隙的底部窄，所述间隙的顶部宽。
5.如权利要求4所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述有机共轭聚合物材料覆盖所述间隙顶部附近的所述第一贵金属部和所述第二贵金属部。
6.如权利要求5所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：在所述间隙处，所述第一贵金属部低；远离所述间隙处，所述第一贵金属部高。
7.如权利要求6所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：在所述间隙处，所述第二贵金属部低；远离所述间隙处，所述第二贵金属部高。
8.如权利要求1-7任一项所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述第一贵金属部和所述第二贵金属部的材料为金或银。
9.如权利要求8所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述间隙最宽处的宽度小于100纳米。
10.如权利要求9所述的基于波导传播特性变化的电场探测装置，其特征在于：所述间隙的高度小于2微米。
技术总结