光學(xué)傳感技術(shù)是融合了多門重要學(xué)科的綜合性技術(shù),在疾病診斷、航空航天、生化防恐、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。隨著各類應(yīng)用的發(fā)展,微型化、低成本、高靈敏度的光學(xué)傳感器成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。本文主要開展了基于一維光子晶體微環(huán)諧振器的折射率傳感研究,主要包括基于含槽一維光子晶體微環(huán)介質(zhì)帶模式,蝴蝶結(jié)型一維光子晶體微環(huán)空氣帶模式和色散型一維光子晶體微環(huán)的傳感特性研究。首先針對(duì)含槽一維光子晶體微環(huán),分別研究了空氣孔半徑,微環(huán)波導(dǎo)寬度和槽寬對(duì)其禁帶位置與禁帶寬度的影響,討論了總線波導(dǎo)寬度和耦合間距對(duì)其耦合特性的影響,得到其傳輸特性,光場(chǎng)局域情況和各介質(zhì)帶模式的品質(zhì)因子,探討了含槽一維光子晶體微環(huán)介質(zhì)帶模式的傳感靈敏度,最高可達(dá)495 nm/RIU。隨后以蝴蝶結(jié)型一維光子晶體微環(huán)為研究對(duì)象,討論了微環(huán)波導(dǎo)寬度,蝴蝶結(jié)孔半徑和蝴蝶結(jié)角度對(duì)其空氣帶模式品質(zhì)因子的影響,經(jīng)優(yōu)化后品質(zhì)因子可達(dá)1.419×105。以高品質(zhì)因子空氣帶模式為研究對(duì)象,得到了250 nm/RIU的傳感靈敏度。最后,利用傳輸矩陣法,理論分析并推導(dǎo)出微環(huán)傳輸譜線表達(dá)式,發(fā)現(xiàn)其中振幅傳遞因子、振幅透射系數(shù)和有效折射率都與波長(zhǎng)相關(guān),因此,研... 

【文章來源】：長(zhǎng)春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

環(huán)形諧振器示意圖[39]

32008年K.Vos報(bào)道了500nm×220nm的SOI波導(dǎo)微環(huán)結(jié)構(gòu)[39]，環(huán)半徑僅為5μm，工作在TE模式下的傳感靈敏度為70nm/RIU。圖1.1環(huán)形諧振器示意圖[39]微環(huán)諧振器在傳感領(lǐng)域的發(fā)展越來越快，2009年，北京大學(xué)周治平教授所在課題組在MZI兩干涉臂上分別加入一個(gè)微環(huán)諧振腔[40]，利用游標(biāo)效應(yīng)獲得了2×10-6RIU的分辨率。同年，T.Claes所在課題組利用微環(huán)級(jí)聯(lián)的方法，使傳感靈敏度達(dá)到2169nm/RIU[41]。2010年浙江大學(xué)何建軍課題組利用同樣的微環(huán)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的游標(biāo)效應(yīng)[42]，獲得了2×104nm/RIU的傳感靈敏度。在這之后，同樣是浙江大學(xué)的J.Hu等人在2011年使用硅納米線懸掛式微環(huán)[43]實(shí)現(xiàn)了4.6×105nm/RIU的傳感靈敏度。2011年浙江大學(xué)的L.Jin提出了基于級(jí)聯(lián)雙環(huán)諧振腔的方案[44]，結(jié)構(gòu)如圖1.5所示，結(jié)果表明使用級(jí)聯(lián)雙環(huán)的傳感器靈敏度是普通單環(huán)的24.3倍，達(dá)到了1300nm/RIU。圖1.2級(jí)聯(lián)微環(huán)示意圖[41]圖1.3級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振器[42]圖1.4納米線懸掛式微環(huán)[43]圖1.5級(jí)聯(lián)雙環(huán)諧振器[44]

32008年K.Vos報(bào)道了500nm×220nm的SOI波導(dǎo)微環(huán)結(jié)構(gòu)[39]，環(huán)半徑僅為5μm，工作在TE模式下的傳感靈敏度為70nm/RIU。圖1.1環(huán)形諧振器示意圖[39]微環(huán)諧振器在傳感領(lǐng)域的發(fā)展越來越快，2009年，北京大學(xué)周治平教授所在課題組在MZI兩干涉臂上分別加入一個(gè)微環(huán)諧振腔[40]，利用游標(biāo)效應(yīng)獲得了2×10-6RIU的分辨率。同年，T.Claes所在課題組利用微環(huán)級(jí)聯(lián)的方法，使傳感靈敏度達(dá)到2169nm/RIU[41]。2010年浙江大學(xué)何建軍課題組利用同樣的微環(huán)級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的游標(biāo)效應(yīng)[42]，獲得了2×104nm/RIU的傳感靈敏度。在這之后，同樣是浙江大學(xué)的J.Hu等人在2011年使用硅納米線懸掛式微環(huán)[43]實(shí)現(xiàn)了4.6×105nm/RIU的傳感靈敏度。2011年浙江大學(xué)的L.Jin提出了基于級(jí)聯(lián)雙環(huán)諧振腔的方案[44]，結(jié)構(gòu)如圖1.5所示，結(jié)果表明使用級(jí)聯(lián)雙環(huán)的傳感器靈敏度是普通單環(huán)的24.3倍，達(dá)到了1300nm/RIU。圖1.2級(jí)聯(lián)微環(huán)示意圖[41]圖1.3級(jí)聯(lián)微環(huán)諧振器[42]圖1.4納米線懸掛式微環(huán)[43]圖1.5級(jí)聯(lián)雙環(huán)諧振器[44]


本文編號(hào)：2996194