双面金属包覆波导游标效应研究
发布时间：2021-12-29 17:13
光波导是集成光路中限制和传播光的一种元器件。其中双面金属包覆波导与传统的波导相比具有独特的结构,其衬底和覆盖层均为金属,中间为导波层。由于在可见及红外光频段,金、银等贵金属的介电常数实部为负数,入射光可直接由空气经上层金属膜耦合进导波层,即可实现自由空间耦合,无须棱镜和光栅等耦合结构。当波导层厚度达亚毫米量级时,能激发超高阶导模,此模式对波导层中的参数改变极其灵敏。为了进一步提高传感灵敏度,本论文提出了基于双面金属包覆波导的游标效应。具体研究内容如下:首先,研究了基于双偏振单腔的游标效应,实现了温度的高灵敏测量。将各向异性的液晶材料注入导波层中,因为材料折射率是偏振相关的,所以当入射光为45O的线偏振光时,TE偏振与TM偏振两者之间的光程不一样,从而产生不同周期的反射谱,且两者周期差异很小。将两反射谱叠加就会产生具有游标效应的反射谱,其自由程更大。理论分析了当环境温度发生改变时,导波层中液晶折射率产生相应的变化,使得具有游标效应的反射谱发生较大的移动。结果表明游标效应发现其灵敏度得到了较大的提高。其次,研究了基于波长扫描的游标效应,实现了磁场强度的高灵敏测量。让光...
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（A）表面等离子共振传感器(B)共振镜传感器(C)单面金属覆盖波导传感器(D)
（a）强度传感（b）GH位移传感
双面金属包覆波导游标效应研究5光学传感器中运用的光学游标效应是建立在游标效应的基础上。先简单介绍下游标效应。游标效应是一种很常见的数学原理，在此之前很多人们将它广泛地应用于测量领域。游标效应来源于游标卡尺，而游标卡尺是数学范畴里面用作测量的物件。它利用主尺与游标的微小比例尺差异来提高长度的测量灵敏度，这也就使得仪器的分辨率更高了。游标卡尺[13]的工作原理图如下图1-3：图1-3(a)游标卡尺结构示意图(b)游标卡尺工作原理图图1-3(a)结构中，游标卡尺的结构由主尺和副尺形成。仔细观察游标卡尺结构图中主尺最小刻度值为1mm，而副尺则0.9mm，主尺和副尺最小刻度值相差是0.01mm。那么两者一组组合差即为新的最小刻度值，有了更小的刻度值变就可以测量更精密的长度。这个原理其实使用了错位差小量放大法，巧妙利用两尺的微小差别使长度分辨率增加，其放大倍数[13-14]：10mm0.9-11mmM===）（主副尺分度值之差主尺分度值(3)而光学传感游标效应就是将游标效应和光学传感结合起来，在光学中去寻找“主尺”和“副尺”。有了这个思路，就有人提出了通过将两个光学传感器结合起来，只要两个光学传感器的自由光谱不同，就可做为“主副尺”。在长度测量中，利用主尺与副尺的刻度间隙差，可以将长度测量的灵敏度提高一个数量级。类似地，在光学中，通过构造两个光学共振腔，使其波长自由程存在微小差异，两个光学共振腔的模式谱叠加后会产生一个自由程更大的游标光谱图。当一个光学共振腔中的折射率发生微小变化时，游标光谱图会相对于单个光学共振腔的光谱移动增加一个数量级，所以被广泛应用于高灵敏度传感测量，如上图1-4为光学游标效应原理图。两个光学传感器可以产生周期性的锯齿状的光波，当两者产生的光波波峰
【参考文献】：
期刊论文
[1]A compact single-polarization erbium-doped fiber laser by exploiting vernier effect[J]. 毛向桥,延凤平,傅永军,王琳,彭健,刘利松,简水生. Chinese Optics Letters. 2009(11)
[2]铌酸锂晶体的结构与性能关系研究[J]. 张旭,薛冬峰. 功能材料信息. 2005(04)
[3]铌酸锂晶体的结构与性能关系研究[J]. 张旭,薛冬峰. 功能材料信息. 2005 (04)
[4]基于材料压电特性的传感器应用技术[J]. 熊刚,冯新泸,蓝集维. 重庆工业高等专科学校学报. 2003(02)
[5]全反射现象及其在集成光学中的应用[J]. 洪佩智. 物理. 1985(07)
博士论文
[1]双面金属包覆波导中的古斯—汉欣效应及流体测量研究[D]. 王贤平.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]光波导中古斯汉欣位移的研究[D]. 郝军.上海交通大学 2010
本文编号：3556537
【文章来源】：江西师范大学江西省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（A）表面等离子共振传感器(B)共振镜传感器(C)单面金属覆盖波导传感器(D)
（a）强度传感（b）GH位移传感
双面金属包覆波导游标效应研究5光学传感器中运用的光学游标效应是建立在游标效应的基础上。先简单介绍下游标效应。游标效应是一种很常见的数学原理，在此之前很多人们将它广泛地应用于测量领域。游标效应来源于游标卡尺，而游标卡尺是数学范畴里面用作测量的物件。它利用主尺与游标的微小比例尺差异来提高长度的测量灵敏度，这也就使得仪器的分辨率更高了。游标卡尺[13]的工作原理图如下图1-3：图1-3(a)游标卡尺结构示意图(b)游标卡尺工作原理图图1-3(a)结构中，游标卡尺的结构由主尺和副尺形成。仔细观察游标卡尺结构图中主尺最小刻度值为1mm，而副尺则0.9mm，主尺和副尺最小刻度值相差是0.01mm。那么两者一组组合差即为新的最小刻度值，有了更小的刻度值变就可以测量更精密的长度。这个原理其实使用了错位差小量放大法，巧妙利用两尺的微小差别使长度分辨率增加，其放大倍数[13-14]：10mm0.9-11mmM===）（主副尺分度值之差主尺分度值(3)而光学传感游标效应就是将游标效应和光学传感结合起来，在光学中去寻找“主尺”和“副尺”。有了这个思路，就有人提出了通过将两个光学传感器结合起来，只要两个光学传感器的自由光谱不同，就可做为“主副尺”。在长度测量中，利用主尺与副尺的刻度间隙差，可以将长度测量的灵敏度提高一个数量级。类似地，在光学中，通过构造两个光学共振腔，使其波长自由程存在微小差异，两个光学共振腔的模式谱叠加后会产生一个自由程更大的游标光谱图。当一个光学共振腔中的折射率发生微小变化时，游标光谱图会相对于单个光学共振腔的光谱移动增加一个数量级，所以被广泛应用于高灵敏度传感测量，如上图1-4为光学游标效应原理图。两个光学传感器可以产生周期性的锯齿状的光波，当两者产生的光波波峰
【参考文献】：
期刊论文
[1]A compact single-polarization erbium-doped fiber laser by exploiting vernier effect[J]. 毛向桥,延凤平,傅永军,王琳,彭健,刘利松,简水生. Chinese Optics Letters. 2009(11)
[2]铌酸锂晶体的结构与性能关系研究[J]. 张旭,薛冬峰. 功能材料信息. 2005(04)
[3]铌酸锂晶体的结构与性能关系研究[J]. 张旭,薛冬峰. 功能材料信息. 2005 (04)
[4]基于材料压电特性的传感器应用技术[J]. 熊刚,冯新泸,蓝集维. 重庆工业高等专科学校学报. 2003(02)
[5]全反射现象及其在集成光学中的应用[J]. 洪佩智. 物理. 1985(07)
博士论文
[1]双面金属包覆波导中的古斯—汉欣效应及流体测量研究[D]. 王贤平.上海交通大学 2014
硕士论文
[1]光波导中古斯汉欣位移的研究[D]. 郝军.上海交通大学 2010
本文编号：3556537
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