光學(xué)微腔傳感器是當(dāng)前微型光機(jī)電系統(tǒng)（MOEMS）器件的一個(gè)重要研究方向,由于其本身所具有的結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)勢(shì),可以預(yù)計(jì)在未來的幾十年時(shí)間里無論是在國防領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域,都會(huì)有著廣泛的應(yīng)用。本論文研究了新型諧振腔的Fano共振特性,對(duì)相應(yīng)傳感進(jìn)行了檢測(cè)應(yīng)用,主要有以下3個(gè)方面的研究內(nèi)容:首先,研究了基于二硫化鉬的加載混合等離激元波導(dǎo)諧振腔,其傳輸長度高達(dá)4.85 cm,相應(yīng)的模式寬度為981nm�；诨旌系入x激元波導(dǎo)-納米腔系統(tǒng)的近紅外傳感器,實(shí)現(xiàn)了787.5 nm/RIU的折射率靈敏度,半高全寬和品質(zhì)因數(shù)分別為30 nm和26.3;同時(shí)溫度靈敏度高達(dá)2.775 nm?℃。與其他研究相比,提出的傳感器增強(qiáng)了器件的適應(yīng)性和靈敏度,并將超緊湊結(jié)構(gòu)與平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相結(jié)合,使其易于集成到芯片中。此外,該裝置還可用作可調(diào)表面等離激元帶通濾波器。其次,研究了由金屬-介質(zhì)-金屬（MIM）波導(dǎo)、矩形諧振腔和月牙型諧振腔組成的新結(jié)構(gòu)。數(shù)值分析了耦合距離、月牙型諧振腔的幾何尺寸及其旋轉(zhuǎn)角度、矩形諧振腔的長度和寬度對(duì)Fano共振譜線的影響。通過改變?cè)卵佬椭C振腔的旋轉(zhuǎn)性,實(shí)現(xiàn)了多重Fano共振,且折射率傳感的靈敏度... 

【文章來源】：廣西師范大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

（a）洛倫茲共振（b）Fano共振Fano共振[7]是一種耦合效應(yīng)，它是由窄暗模式與寬亮模式相互作用產(chǎn)生的

欠擅爰す餛骷し⒌姆椒ㄊ迪至思??木鐘蜆艙翊??浣峁?詠?觳飫礪?極限，上述成果一經(jīng)發(fā)表就引起了廣泛的關(guān)注，為SPR的應(yīng)用提供了一項(xiàng)簡單、可再生技術(shù)[13]。在其稍早以前，瑞典查爾摩斯理工大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)的孫捷教授團(tuán)隊(duì)利用國際最先進(jìn)的AixtronBlackMagic設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了通過控制表面等離子金屬顆粒達(dá)到表面等離拉曼散射增強(qiáng)的距離目標(biāo)，其研制的新型SPR器件局域電場得到了顯著提高，得到的石墨烯的拉曼信號(hào)增強(qiáng)了300多倍[14]。此外，德國馬克斯·普朗克研究所與吉林大學(xué)合作團(tuán)隊(duì)成功研制了新型的銀納米粒子SPR結(jié)構(gòu)（如圖1-2所示），基于銀納米顆粒的生長遵循電場分布的特性，通過控制不同的入射光和SPP結(jié)構(gòu)的電場分布，不僅獲得了有序的化學(xué)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)陣列，還能制造出更多的化學(xué)圖案，上述成果將SPR技術(shù)和化學(xué)反應(yīng)結(jié)合，為化學(xué)和納米加工技術(shù)融合提供了一種新的設(shè)想[15]。圖1-2銀納米顆粒生長原理示意圖來自馬來西亞馬來亞大學(xué)RaymondOoi團(tuán)隊(duì)報(bào)道了量子顆粒-金屬納米粒子耦合的SPR技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)金屬納米顆粒的距離可以改變量子粒子的光學(xué)特性，通過量子顆粒的數(shù)量進(jìn)而控制等離子體效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了更高密度、更強(qiáng)的量子場[16]。近乎同時(shí)，香港中文大學(xué)王建方教授團(tuán)隊(duì)合成了新型核殼結(jié)構(gòu)的SPR器件，其研制的金納米粒子在周圍聚苯胺介電環(huán)境的變化下，SPR行為發(fā)生了改變，不同電壓下表現(xiàn)出不同的顏色，其結(jié)構(gòu)的SPR共振峰在近紅外波段內(nèi)獲得高達(dá)150nm范圍的精確可逆電化學(xué)調(diào)變，這使得可見光–近紅外波段連續(xù)調(diào)控成為了可能[17]。

廣西師范大學(xué)2020屆碩士研究生畢業(yè)學(xué)位論文3典型的還有，北京理工大學(xué)張加濤合作團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了兩種不同SPR機(jī)理的協(xié)同、耦合效應(yīng)，他們研制的材料在808nm激光和1064nm激光的輻照下的光熱轉(zhuǎn)換效率高達(dá)59.01%和43.25%，為支持SPP的SPR研究提供了新的設(shè)想[18]，如圖1-3所示。圖1-3張加濤團(tuán)隊(duì)的納米晶體結(jié)構(gòu)圖1-4基于SPR光纖濕度的傳感器此外，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)Hanaípová合作團(tuán)隊(duì)研究出了一種新型的LSPR（LocalizedSPR）生物傳感器，他們采用的是Au納米顆粒圍繞在細(xì)柱SiO2周圍的K結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)而克服了非特異性底物吸附的缺點(diǎn)，得到了更厚和更高效的鈍化層，上述方法能夠高效、完全兼容最新的多路實(shí)時(shí)生物傳感器，其為高通量、無標(biāo)記生物傳感系統(tǒng)提高了更小的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[19]。最近，加拿大國家科學(xué)研究中心HamidLimodehi課題組更是提出了一種基于SPR光纖濕度的傳感器，如圖1-4所示。他們研制的器件在環(huán)境的相對(duì)濕度在10%-85%的時(shí)候，精度可達(dá)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]單擋板MDM波導(dǎo)耦合圓盤腔的Fano共振雙模式特性研究[J]. 韓帥濤,陳穎,邸遠(yuǎn)見,何磊,崔行寧,朱奇光,李少華.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2018(10)
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碩士論文
[1]MIM波導(dǎo)耦合諧振腔系統(tǒng)中Fano共振效應(yīng)及其傳感特性研究[D]. 王瑞兵.中北大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3352070