磁流体光子晶体的可调谐慢光与磁场传感特性研究

发布时间：2020-11-21 21:32

　　 本文第一章介绍了磁流体和光子晶体的基本概念。磁流体是由纳米级强磁性颗粒包覆表面活性剂均匀分散于某种载液中形成的稳定胶体体系,它既拥有固体磁性材料的磁学特性又有液体的流动性,因而具备一些独特的光学性质,如磁可调折射率、磁致双折射等。磁流体可调谐的性质可以制作一些新型的光学器件,如磁场传感器、可调谐光缓存器等。光子晶体器件利用带隙约束导光机制,具有传统器件所没有的特性,且器件尺寸很小,是未来集成光路元件的理想选择。光子晶体的理论研究方法有平面波展开法,时域有限差分法和有限元等。第二章介绍了光的电磁理论,同时也对平面波展开法、时域有限差分法和有限元法的基本思想作了介绍。第三章介绍了两种类型的光子晶体平板,详细讨论了线缺陷和点缺陷的情况。第四章提出了一种交替椭圆三角排列的光子晶体慢光波导。椭圆空气孔填充磁流体实现可调谐的慢光特性,并使用平面波展开法计算其慢光特性和用超低色散标准去评价性能。通过改变椭圆的长轴和短轴,得到了优化的结构。当磁场因子从0变化到1时,群折射率从13.70减少到13.31,归一化延迟带宽积从0.524增加到0.544。第五章提出了一种基于光子晶体耦合腔的磁场传感器。通过使用时域有限差分法研究其具体情况。研究发现,磁场传感灵敏度和半高全宽随填充数目的增加而增加,并定义了品质因数(figure of merit,FOM)综合评价系统的传感性能。
【学位单位】：上海理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O734
【部分图文】：

图 1-1 磁流体的微观结构示意图性材料的磁性和液体的流动性，这使得它列独特的性能。正因为这些与众不同的于各个领域，并且仍然在不停地开发磁、声学和热力学中都已经有了不错的应

也就是与外部磁场方向平行，这时局域化磁场因子表示为 ∥，如图1-2 显示 ∥的情况。相反地，入射光的电场方向垂直于磁链的方向，这时局域化磁场因子表示为 ⊥。图 1-2 入射光的电场方向平行磁场 H 的方向的示意图εMF可由 Maxwell-Garnett 理论表示为：

图 1-3 一维、二维、三维光子晶体示意图是一个宏观光学系统，本征上还是使用麦克斯韦方程种或多种以上的材料构成的。该材料一般是空间坐标般是介电常数或磁导率表征。这里，磁导率考虑为μ0周期结构，即
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 王昊天;卜胜利;王宁;;基于磁流体热透镜效应的阈值可调光学限幅器的理论设计[J];光子学报;2012年09期

2 陈凯,盛秋琴,韩军,王晶;光子晶体及其应用研究[J];光电子技术;2003年01期

本文编号：2893626