一维光子晶体波导与微腔的控光特性及传感应用研究

发布时间：2023-03-13 21:31

　　光子晶体(Photonic Crystal,PC)具有尺寸小,灵敏度高,集成性好、模式体积小等优点,在片上集成传感方面具有广阔的应用前景。一维光子晶体波导和微腔作为光子晶体的重要组成部分,在光子晶体微纳传感应用研究中占据重要地位,因此,本文立足于一维光子晶体波导和微腔结构,重点研究了其在传感器领域的应用,其主要的研究内容如下:(1)由于纳米束微腔传感器因为谐振峰多,自由光谱(Free Spectral Range,FSR)范围小,因而在多路复用传感时容易发生串扰,为了解决这个问题,本文根据纳米束波导以及空气孔渐变的微腔,设计出超紧凑的一维光子晶体集成传感器。首先设计高品质因子的光子晶体纳米束微腔传感器,该微腔传感器由带有一列半径渐变空气孔的硅波导构成。然后,根据光子带隙的传输特点,设计优化与纳米束微腔传感器相匹配的纳米束带阻滤波器,然后将纳米束带阻滤波器与纳米束微腔传感器级联,过滤掉传感器中波长在滤波器阻带范围内的谐振峰,使集成传感器的透射谱内只剩下用于折射率传感的目标谐振峰,将自由光谱范围由原来的40nm增大到275nm,扩大了近7倍,为光子晶体传感器阵列的复用提供了条件,经计算,该...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 一维光子晶体波导与微腔传感器的研究现状
    1.3 主要研究内容和创新点
    1.4 论文结构安排
第二章 一维光子晶体波导和微腔
    2.1 光子晶体简介
        2.1.1 光子晶体概述
        2.1.2 光子晶体分类简介
    2.2 一维光子晶体波导的基本概述及控光特性
    2.3 一维光子晶体微腔的基本概述及控光特性
    2.4 一维光子晶体波导和微腔传感器
        2.4.1 一维光子晶体波导和微腔传感器的简介
        2.4.2 一维光子晶体传感器的性能指标
    2.5 光子晶体的理论研究方法
        2.5.1 平面波展开法
        2.5.2 时域有限差分法
    2.6 本章小结
第三章 超紧凑一维光子晶体纳米束集成传感器设计
    3.1 超紧凑一维光子晶体纳米束集成传感器设计
        3.1.1 一维光子晶体纳米束微腔传感器设计
        3.1.2 一维光子晶体纳米束带阻滤波器设计
        3.1.3 超紧凑一维光子晶体纳米束集成传感器设计
    3.2 超紧凑一维光子晶体纳米束集成传感器性能分析
    3.3 本章小结
第四章 高品质因数的一维光子晶体槽波导微环折射率传感器设计
    4.1 高品质因数的一维光子晶体槽波导微环折射率传感器设计
    4.2 高品质因数的一维光子晶体槽波导微环折射率传感器优化
    4.3 高品质因数的一维光子晶体槽波导微环折射率传感器性能分析
    4.4 本章小结
第五章 研究工作总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文与专利



本文编号：3762423