光子晶体波导传感与解调关键技术研究

发布时间：2021-02-10 12:34

　　光子晶体结构特有的控光机制和灵活的结构设计,能满足集成化传感器的设计需求。本文基于三角晶格空气孔型光子晶体结构,结合光子晶体带隙特性、耦合特性以及光子局域特性,设计了基于SOI材料的光子晶体1×2分束器和槽波导双参量传感模型,深入研究其控光传感机制及解调方法。本文主要研究内容如下:（1）以三角晶格空气孔型光子晶体平面波导为基础,根据光子帯隙特性,探讨了光子晶体波导结构的光学特性。利用平面波展开法分析不同光子晶体结构的能带特性,结合时域有限差分法计算光波传输特性,完成了对光子晶体波导传输特性、选频特性、耦合特性的研究。（2）基于Y型波导基本对称结构,设计分析了1×2光子晶体分束器。在Y形分支和两通道120°弯角处引入微调结构,采用数值计算方法对微调结构的尺寸参数和位置进行探究,优化调节波导输出光波特性。通过达到完美阻抗匹配,实现传输光波能流均分,且每一输出端口能得到特定频段内损耗较低的光波。（3）通过在完整三角晶格空气孔型光子晶体平板中引入两条空气槽型波导,并在槽型波导中引入折射率随甲烷气体浓度变化的敏感薄膜,设计并优化了一种甲烷/温度传感器。通过建立光子晶体波导传感分析模型,对甲烷和温... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光子晶体平面直波导结构图

图 3-7 线缺陷超晶胞选择和第一布里渊区图ig.3-7 Line defect supercell selection and first Brillouin zone如图 3-8 所示，由于在完整光子晶体中引入了线缺晶体完整禁带遭到破坏。在原禁带归一化频率范分别为缺陷结构所支持的奇模和偶模模式，他们分完整光子晶体结构禁带对应的归一化频段 0.24陷光子晶体局域模，线缺陷光子晶体局域模更加体中，其局域模能够在光子晶体波导中传输。虽然性却会受两侧光子晶体区域影响，因而可利用该(a) (b)

图 3-9 线缺陷透射光谱和稳态光场分布图-9 Line defect transmission spectrμm and steady state light field distribu0°角弯曲光子晶体波导传输特性晶体波导相比于传统波导，在较大的弯角角处，依然具有极ekis 等学者对介质柱型光子晶体 90°弯角波导进行仿真计算率的光可以实现能量全部透射，某一段较大频段的光波透射。而该课题组在对结构相似的常规波导进行模拟时，其透射子晶体波导的巨大优势[67]。接下来，我们在光子晶体平板中光子晶体波导，对其性能进行探究，结构如图 3-10 所示，直波导参数相同。2.5 3.0 3.5 4.0(a)Wavelength( m) b

【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生结构一维光子晶体传感器的制备与应用[J]. 周玲,姜岚,张晓辉,王景宇,姜超,郭明.  功能材料. 2018(03)
[2]基于光子晶体微腔和光纤环形衰荡的微力传感器[J]. 钱晓龙,张亚男.  东北大学学报(自然科学版). 2018(01)
[3]TiO2反蛋白石光子晶体最新研究进展[J]. 俞洁,慈明珠,鲁泉玲,马舒晴,姜丽,雷菊英,刘勇弟,张金龙.  影像科学与光化学. 2018(01)
[4]基于温度自补偿的光子晶体光纤光栅的应变传感特性研究[J]. 谭策,马翰林,冷乐蒙,朱晟昦,王琰,高源,刘海.  光电子·激光. 2017(01)
[5]光子晶体的制备与应用进展[J]. 于冰,王少鹏,丛海林,杨淑静,唐培培,姜传世.  化学通报. 2012(03)
[6]光子晶体传感器的研究进展[J]. 傅小勤,郭明,张晓辉,战胜鑫,王娜.  材料导报. 2011(03)
[7]梳状光子晶体滤波器的设计[J]. 李文胜,付艳华,是度芳.  人工晶体学报. 2010(05)
[8]基于敏感膜折射率变化的光纤甲烷传感器[J]. 杨建春,徐龙君,陈伟民.  煤炭学报. 2010(03)
[9]光子晶体波导定向耦合型1×3光分束器[J]. 陈淑文,朱桂新,于天宝,廖清华,刘念华,黄永箴.  光学学报. 2009(10)
[10]基于自成像多模干涉的光子晶体波导1×2分束器[J]. 徐旭明,李未,方利广,乐庸炉,杨春云,钱小霞.  光通信研究. 2008(06)



本文编号：3027365