基于光子晶体纳米梁腔的Fano共振传感特性研究

发布时间：2021-11-04 04:53

　　近年来,由于光子晶体微腔结构具有Q值高、有效模式体积小、易于集成、制作工艺简单等优势,使得其在纳米传感结构设计方面得到了广泛的应用,科研人员尝试在光子晶体微腔中通过激发Fano来进一步提高结构的传感性能。基于对光子微腔特性及Fano共振形成机制的研究,将Fano共振与一维光子晶体微腔结合进行传感结构设计,并结合耦合模理论定性分析了结构的传输特性,利用时域有限差分法定量分析结构参数对透射谱及传感特性的影响。本文主要对三种类型的一维光子晶体微腔结构进行研究,分别为均匀孔径型纳米梁腔、啁啾孔径型纳米梁腔和级联型纳米梁腔。论文的研究内容包括:首先,基于光子晶体的光子禁带与光子局域特性,研究分析一维光子晶体纳米梁和一维光子晶体纳米梁腔结构的传输特性,并利用时域有限差分仿真软件分析了结构中空气圆孔数目、半径、排列周期对透射谱特性的影响,掌握结构参数对透射谱影响的规律,进而在进行传感结构设计时,可根据共振峰位置和波段需求选择合适的结构参数。其次,基于对Fano共振原理及光子晶体特性的掌握,提出光子晶体纳米梁侧耦合均匀孔径型纳米梁腔结构,在此基础上,为了增强光在谐振腔的局域能力,在对纳米梁腔结构设计时... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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燕山大学工学硕士学位论文-4-a)一维光子晶体b)二维光子晶体c)三维光子晶体图1-4光子晶体类型1.2.2光子晶体的特性光子晶体具有两种结构特性：光子禁带与光子局域特性。由于光子晶体材料的介电常数在空间上呈周期性变化，所以光波在其中传播时会发生布拉格散射而产生光子带隙效应，如图1-5所示。在光子带隙频率内的电磁波不能透过光子晶体，因此，称为光子禁带。利用这一结构特性可实现操控光波的传播行为的目的，进而实现结构设计。1.41.61.82.02.22.42.60.00.20.40.60.81.0TransmissionWavelength(μm)图1-5光子禁带谱线图当在光子晶体结构中引入缺陷，打破材料的介电常数的周期性排列时，光子禁带里某一频率处的电磁波将局域在缺陷处，将会在光子禁带中出现较窄的能带模式，频谱图如图1-6所示，当光子禁带中的电磁波与共振频率相吻合时，将在缺陷处产生局域增强，随着共振频率的增加，光波将迅速衰减，所以形成了一个较窄的谐振腔，称之为光子晶体的光子局域特性。其中，构造缺陷的方式有：改


本文编号：3475044