新型谐振腔的Fano共振特性及其检测应用研究
发布时间：2021-08-19 20:15
光学微腔传感器是当前微型光机电系统（MOEMS）器件的一个重要研究方向,由于其本身所具有的结构和性能优势,可以预计在未来的几十年时间里无论是在国防领域还是在民用领域,都会有着广泛的应用。本论文研究了新型谐振腔的Fano共振特性,对相应传感进行了检测应用,主要有以下3个方面的研究内容:首先,研究了基于二硫化钼的加载混合等离激元波导谐振腔,其传输长度高达4.85 cm,相应的模式宽度为981nm。基于混合等离激元波导-纳米腔系统的近红外传感器,实现了787.5 nm/RIU的折射率灵敏度,半高全宽和品质因数分别为30 nm和26.3;同时温度灵敏度高达2.775 nm?℃。与其他研究相比,提出的传感器增强了器件的适应性和灵敏度,并将超紧凑结构与平面波导结构相结合,使其易于集成到芯片中。此外,该装置还可用作可调表面等离激元带通滤波器。其次,研究了由金属-介质-金属（MIM）波导、矩形谐振腔和月牙型谐振腔组成的新结构。数值分析了耦合距离、月牙型谐振腔的几何尺寸及其旋转角度、矩形谐振腔的长度和宽度对Fano共振谱线的影响。通过改变月牙型谐振腔的旋转性,实现了多重Fano共振,且折射率传感的灵敏度...
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）洛伦兹共振（b）Fano共振Fano共振[7]是一种耦合效应，它是由窄暗模式与宽亮模式相互作用产生的
欠擅爰す馄骷し⒌姆椒ㄊ迪至思??木钟蚬舱翊??浣峁?咏?觳饫砺?极限，上述成果一经发表就引起了广泛的关注，为SPR的应用提供了一项简单、可再生技术[13]。在其稍早以前，瑞典查尔摩斯理工大学和北京工业大学的孙捷教授团队利用国际最先进的AixtronBlackMagic设备，实现了通过控制表面等离子金属颗粒达到表面等离拉曼散射增强的距离目标，其研制的新型SPR器件局域电场得到了显著提高，得到的石墨烯的拉曼信号增强了300多倍[14]。此外，德国马克斯·普朗克研究所与吉林大学合作团队成功研制了新型的银纳米粒子SPR结构（如图1-2所示），基于银纳米颗粒的生长遵循电场分布的特性，通过控制不同的入射光和SPP结构的电场分布，不仅获得了有序的化学产物结构阵列，还能制造出更多的化学图案，上述成果将SPR技术和化学反应结合，为化学和纳米加工技术融合提供了一种新的设想[15]。图1-2银纳米颗粒生长原理示意图来自马来西亚马来亚大学RaymondOoi团队报道了量子颗粒-金属纳米粒子耦合的SPR技术，他们发现金属纳米颗粒的距离可以改变量子粒子的光学特性，通过量子颗粒的数量进而控制等离子体效应，实现了更高密度、更强的量子场[16]。近乎同时，香港中文大学王建方教授团队合成了新型核壳结构的SPR器件，其研制的金纳米粒子在周围聚苯胺介电环境的变化下，SPR行为发生了改变，不同电压下表现出不同的颜色，其结构的SPR共振峰在近红外波段内获得高达150nm范围的精确可逆电化学调变，这使得可见光–近红外波段连续调控成为了可能[17]。
广西师范大学2020届硕士研究生毕业学位论文3典型的还有，北京理工大学张加涛合作团队首次实现了两种不同SPR机理的协同、耦合效应，他们研制的材料在808nm激光和1064nm激光的辐照下的光热转换效率高达59.01%和43.25%，为支持SPP的SPR研究提供了新的设想[18]，如图1-3所示。图1-3张加涛团队的纳米晶体结构图1-4基于SPR光纤湿度的传感器此外，瑞典查尔姆斯理工大学Hanaípová合作团队研究出了一种新型的LSPR（LocalizedSPR）生物传感器，他们采用的是Au纳米颗粒围绕在细柱SiO2周围的K结构形式，进而克服了非特异性底物吸附的缺点，得到了更厚和更高效的钝化层，上述方法能够高效、完全兼容最新的多路实时生物传感器，其为高通量、无标记生物传感系统提高了更小的结构设计[19]。最近，加拿大国家科学研究中心HamidLimodehi课题组更是提出了一种基于SPR光纤湿度的传感器，如图1-4所示。他们研制的器件在环境的相对湿度在10%-85%的时候，精度可达
【参考文献】：
期刊论文
[1]单挡板MDM波导耦合圆盘腔的Fano共振双模式特性研究[J]. 韩帅涛,陈颖,邸远见,何磊,崔行宁,朱奇光,李少华. 光学学报. 2018(10)
[2]基于半环结构的法诺共振透射特性研究（英文）[J]. 郭媛,许雪梅,尹林子,丁一鹏,董莉荣. 光子学报. 2018(01)
[3]介质加载石墨烯等离子体波导传输特性[J]. 王清晨,宋梁. 激光与光电子学进展. 2017(11)
[4]含金属双缝的金属-电介质-金属波导耦合环形腔Fano共振慢光特性研究[J]. 陈颖,罗佩,田亚宁,刘晓飞,赵志勇,朱奇光. 光学学报. 2017(09)
[5]基于半圆形与矩形谐振腔耦合结构的Fano共振[J]. 陈慧斌,张志东,闫树斌,焦国太. 光子学报. 2016(08)
[6]Hybrid plasmonic waveguides for low-threshold nanolaser applications[J]. 吕宏博,刘玉敏,俞重远,叶春伟,汪洁. Chinese Optics Letters. 2014(11)
[7]重油研究现状及展望[J]. 刘亚明. 中国石油勘探. 2010(05)
[8]世界重油资源开发利用现状和前景[J]. 杨辉,顾文文,李文. 中外能源. 2006(06)
[9]重油含水率测量系统中的信息融合方法[J]. 罗桂娥,杨欣荣,凌玉华,刘连浩,孙克辉. 中南工业大学学报(自然科学版). 2001(03)
硕士论文
[1]MIM波导耦合谐振腔系统中Fano共振效应及其传感特性研究[D]. 王瑞兵.中北大学 2017
本文编号：3352070
【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
（a）洛伦兹共振（b）Fano共振Fano共振[7]是一种耦合效应，它是由窄暗模式与宽亮模式相互作用产生的
欠擅爰す馄骷し⒌姆椒ㄊ迪至思??木钟蚬舱翊??浣峁?咏?觳饫砺?极限，上述成果一经发表就引起了广泛的关注，为SPR的应用提供了一项简单、可再生技术[13]。在其稍早以前，瑞典查尔摩斯理工大学和北京工业大学的孙捷教授团队利用国际最先进的AixtronBlackMagic设备，实现了通过控制表面等离子金属颗粒达到表面等离拉曼散射增强的距离目标，其研制的新型SPR器件局域电场得到了显著提高，得到的石墨烯的拉曼信号增强了300多倍[14]。此外，德国马克斯·普朗克研究所与吉林大学合作团队成功研制了新型的银纳米粒子SPR结构（如图1-2所示），基于银纳米颗粒的生长遵循电场分布的特性，通过控制不同的入射光和SPP结构的电场分布，不仅获得了有序的化学产物结构阵列，还能制造出更多的化学图案，上述成果将SPR技术和化学反应结合，为化学和纳米加工技术融合提供了一种新的设想[15]。图1-2银纳米颗粒生长原理示意图来自马来西亚马来亚大学RaymondOoi团队报道了量子颗粒-金属纳米粒子耦合的SPR技术，他们发现金属纳米颗粒的距离可以改变量子粒子的光学特性，通过量子颗粒的数量进而控制等离子体效应，实现了更高密度、更强的量子场[16]。近乎同时，香港中文大学王建方教授团队合成了新型核壳结构的SPR器件，其研制的金纳米粒子在周围聚苯胺介电环境的变化下，SPR行为发生了改变，不同电压下表现出不同的颜色，其结构的SPR共振峰在近红外波段内获得高达150nm范围的精确可逆电化学调变，这使得可见光–近红外波段连续调控成为了可能[17]。
广西师范大学2020届硕士研究生毕业学位论文3典型的还有，北京理工大学张加涛合作团队首次实现了两种不同SPR机理的协同、耦合效应，他们研制的材料在808nm激光和1064nm激光的辐照下的光热转换效率高达59.01%和43.25%，为支持SPP的SPR研究提供了新的设想[18]，如图1-3所示。图1-3张加涛团队的纳米晶体结构图1-4基于SPR光纤湿度的传感器此外，瑞典查尔姆斯理工大学Hanaípová合作团队研究出了一种新型的LSPR（LocalizedSPR）生物传感器，他们采用的是Au纳米颗粒围绕在细柱SiO2周围的K结构形式，进而克服了非特异性底物吸附的缺点，得到了更厚和更高效的钝化层，上述方法能够高效、完全兼容最新的多路实时生物传感器，其为高通量、无标记生物传感系统提高了更小的结构设计[19]。最近，加拿大国家科学研究中心HamidLimodehi课题组更是提出了一种基于SPR光纤湿度的传感器，如图1-4所示。他们研制的器件在环境的相对湿度在10%-85%的时候，精度可达
【参考文献】：
期刊论文
[1]单挡板MDM波导耦合圆盘腔的Fano共振双模式特性研究[J]. 韩帅涛,陈颖,邸远见,何磊,崔行宁,朱奇光,李少华. 光学学报. 2018(10)
[2]基于半环结构的法诺共振透射特性研究（英文）[J]. 郭媛,许雪梅,尹林子,丁一鹏,董莉荣. 光子学报. 2018(01)
[3]介质加载石墨烯等离子体波导传输特性[J]. 王清晨,宋梁. 激光与光电子学进展. 2017(11)
[4]含金属双缝的金属-电介质-金属波导耦合环形腔Fano共振慢光特性研究[J]. 陈颖,罗佩,田亚宁,刘晓飞,赵志勇,朱奇光. 光学学报. 2017(09)
[5]基于半圆形与矩形谐振腔耦合结构的Fano共振[J]. 陈慧斌,张志东,闫树斌,焦国太. 光子学报. 2016(08)
[6]Hybrid plasmonic waveguides for low-threshold nanolaser applications[J]. 吕宏博,刘玉敏,俞重远,叶春伟,汪洁. Chinese Optics Letters. 2014(11)
[7]重油研究现状及展望[J]. 刘亚明. 中国石油勘探. 2010(05)
[8]世界重油资源开发利用现状和前景[J]. 杨辉,顾文文,李文. 中外能源. 2006(06)
[9]重油含水率测量系统中的信息融合方法[J]. 罗桂娥,杨欣荣,凌玉华,刘连浩,孙克辉. 中南工业大学学报(自然科学版). 2001(03)
硕士论文
[1]MIM波导耦合谐振腔系统中Fano共振效应及其传感特性研究[D]. 王瑞兵.中北大学 2017
本文编号：3352070
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3352070.html
