含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感机理

发布时间：2018-01-13 19:04

本文关键词：含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感机理　出处：《中国激光》2017年10期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：基于波导耦合光栅的共振原理和多孔硅的光学传感特性,提出一种含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感模型。根据古斯-汉欣(Goos-H錬nchen)位移理论和波导耦合光栅共振的相位匹配条件,建立共振波长与待测样本折射率之间的关系模型,并分析了折射率传感结构的折射率传感特性。利用多孔硅高效的承载机制,将其作为待测样本承载单元,选用不同浓度的乙二醇溶液作为待测样本,对该折射率传感结构的灵敏度和品质因数Q进行分析。结果表明,该折射率传感结构对乙二醇溶液的灵敏度为2.2nm/1%,Q值为226,证明了该传感结构的有效性,它可实现对低浓度待测样本的检测。
[Abstract]:Based on the resonance principle of waveguide coupled grating and the optical sensing characteristics of porous silicon. A refractive index sensing model of waveguide coupled grating nanoscale heterostructure with porous silicon layer is proposed. Displacement theory and phase matching condition of waveguide coupled grating resonance. The relationship between the resonant wavelength and the refractive index of the sample is established, and the refractive index sensing characteristics of the refractive index sensing structure are analyzed. The sensitivity and quality factor Q of the refractive index sensing structure were analyzed by using different concentrations of ethylene glycol solution as the sample to be measured. The sensitivity of the refractive index sensing structure to ethylene glycol solution is 2.2 nm / 1 / 1 and Q value is 226, which proves the validity of the sensing structure, and it can be used to detect the samples with low concentration.
【作者单位】：燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室;燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室;河北先河环保科技股份有限公司;
【基金】：国家自然科学基金(61201112,61475133) 河北省自然科学基金(F2016203188,F2016203245) 河北省普通高等学校青年拔尖人才计划(BJ2014056) 燕山大学青年教师自主研究计划课题(14LG013)
【分类号】：TP212
【正文快照】： 1010003-1光学折射率传感器[1-2]是利用光学干涉、全反射和耦合共振等光学原理,通过调制待测样本折射率研究光谱信息变化,从而实现对待测样本浓度和组分等多种信息进行检测的传感装置。光学折射率传感器具有免标记、灵敏度高和可实时监测等优势,已被广泛应用于光学传感的各个

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