基于二维光子晶体微腔的传感器及逻辑门设计

发布时间：2021-10-28 12:09

　　光子晶体腔,是光子晶体中引入点缺陷而形成的结构。光子晶体腔拥有高品质因子,较强的光局域性及较小的模式体积,且已在激光器,传感器,上下载滤波器及全光逻辑门中得到了广泛应用。光子晶体微腔传感器可帮助诊断疾病,而光子晶体微腔逻辑门是未来光通信网络的基础元件。近期,研究者们提出了基于各种缺陷结构的光子晶体微腔传感器及逻辑门,但皆存在低灵敏度,低对比度及弱鲁棒性等不足。本论文针对基于光子晶体的高灵敏度传感器及强鲁棒性逻辑门的设计进行了研究。本论文的研究成果涵盖以下内容:1.使用时域有限差分法,计算了圆形光子晶体的上带隙频率、下带隙频率、带隙宽度及相对带隙宽度随空气孔半径的变化规律。圆形光子晶体的材料选取为几种光路元件中的常见材料:磷化铟、砷化镓、硅及锗。获得了较大的相对带隙宽度,获得了其对应空气孔半径。结果表明,基于几种材料光子晶体的带隙宽度几乎没有差别。2.基于圆形光子晶体,设计了一种高灵敏度传感器模型。使用时域有限差分法获得了传感器谐振波长,灵敏度及品质因子随其结构参数的变化规律,经权衡获得了传感器的最佳结构参数。分析了优化后传感器的性能,同时获得了其在空气背景下的H_z... 

【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光子晶体异质结槽腔气体传感器SEM图

椭圆缺陷腔光子晶体传感器模型图

光子晶体异质结槽腔液体传感器场分布图及透射谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]Coupling length variation and multi-wavelength demultiplexing in photonic crystal waveguides[J]. 王梓名,苏康,冯波,张天华,黄维清,蔡伟成,肖威,刘鸿飞,刘建军.  Chinese Optics Letters. 2018(01)

博士论文
[1]光子晶体光通信器件的结构设计和性能研究[D]. 刘薇.郑州大学 2017
[2]光子系统中非互易传输现象及光子器件研究[D]. 朱海滨.上海交通大学 2014
[3]光子晶体波导与微腔控光特性及传感机制研究[D]. 杨大全.北京邮电大学 2014



本文编号：3462784