光子晶體(Photonic Crystal,PC)具有尺寸小,靈敏度高,集成性好、模式體積小等優(yōu)點,在片上集成傳感方面具有廣闊的應(yīng)用前景。一維光子晶體波導(dǎo)和微腔作為光子晶體的重要組成部分,在光子晶體微納傳感應(yīng)用研究中占據(jù)重要地位,因此,本文立足于一維光子晶體波導(dǎo)和微腔結(jié)構(gòu),重點研究了其在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用,其主要的研究內(nèi)容如下:(1)由于納米束微腔傳感器因為諧振峰多,自由光譜(Free Spectral Range,FSR)范圍小,因而在多路復(fù)用傳感時容易發(fā)生串?dāng)_,為了解決這個問題,本文根據(jù)納米束波導(dǎo)以及空氣孔漸變的微腔,設(shè)計出超緊湊的一維光子晶體集成傳感器。首先設(shè)計高品質(zhì)因子的光子晶體納米束微腔傳感器,該微腔傳感器由帶有一列半徑漸變空氣孔的硅波導(dǎo)構(gòu)成。然后,根據(jù)光子帶隙的傳輸特點,設(shè)計優(yōu)化與納米束微腔傳感器相匹配的納米束帶阻濾波器,然后將納米束帶阻濾波器與納米束微腔傳感器級聯(lián),過濾掉傳感器中波長在濾波器阻帶范圍內(nèi)的諧振峰,使集成傳感器的透射譜內(nèi)只剩下用于折射率傳感的目標(biāo)諧振峰,將自由光譜范圍由原來的40nm增大到275nm,擴(kuò)大了近7倍,為光子晶體傳感器陣列的復(fù)用提供了條件,經(jīng)計算,該...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 一維光子晶體波導(dǎo)與微腔傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 一維光子晶體波導(dǎo)和微腔
    2.1 光子晶體簡介
        2.1.1 光子晶體概述
        2.1.2 光子晶體分類簡介
    2.2 一維光子晶體波導(dǎo)的基本概述及控光特性
    2.3 一維光子晶體微腔的基本概述及控光特性
    2.4 一維光子晶體波導(dǎo)和微腔傳感器
        2.4.1 一維光子晶體波導(dǎo)和微腔傳感器的簡介
        2.4.2 一維光子晶體傳感器的性能指標(biāo)
    2.5 光子晶體的理論研究方法
        2.5.1 平面波展開法
        2.5.2 時域有限差分法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 超緊湊一維光子晶體納米束集成傳感器設(shè)計
    3.1 超緊湊一維光子晶體納米束集成傳感器設(shè)計
        3.1.1 一維光子晶體納米束微腔傳感器設(shè)計
        3.1.2 一維光子晶體納米束帶阻濾波器設(shè)計
        3.1.3 超緊湊一維光子晶體納米束集成傳感器設(shè)計
    3.2 超緊湊一維光子晶體納米束集成傳感器性能分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 高品質(zhì)因數(shù)的一維光子晶體槽波導(dǎo)微環(huán)折射率傳感器設(shè)計
    4.1 高品質(zhì)因數(shù)的一維光子晶體槽波導(dǎo)微環(huán)折射率傳感器設(shè)計
    4.2 高品質(zhì)因數(shù)的一維光子晶體槽波導(dǎo)微環(huán)折射率傳感器優(yōu)化
    4.3 高品質(zhì)因數(shù)的一維光子晶體槽波導(dǎo)微環(huán)折射率傳感器性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 研究工作總結(jié)與展望
    5.1 研究工作總結(jié)
    5.2 后續(xù)研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文與專利



本文編號：3762423