一維光子晶體傳感器具有優(yōu)異集成性,高傳輸效率和低能量損耗等優(yōu)勢(shì),但目前大部分研究都基于硅波導(dǎo)平臺(tái),其耦合方式復(fù)雜,成本高昂,阻礙了其在實(shí)際實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用中的發(fā)展。利用微納光纖平臺(tái)可以有效地解決耦合問(wèn)題,但目前國(guó)際上相關(guān)研究的傳感性能都不理想。本文針對(duì)上述問(wèn)題,提出了一種基于微納光纖的一維光子晶體傳感模型,具體研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)為:第一,結(jié)合了微納光纖平臺(tái)耦合便捷、成本低廉的優(yōu)勢(shì)與一維光子晶體設(shè)計(jì)靈活、控光能力強(qiáng)的特點(diǎn),提出了一種傳感性能優(yōu)越的基于微納光纖的一維光子晶體傳感模型。并利用時(shí)域有限差分法等理論仿真方法,研究了其能帶結(jié)構(gòu)、光場(chǎng)分布、透射強(qiáng)度等光學(xué)特性,重點(diǎn)研究了傳感性能和氣體傳感上的應(yīng)用;第二,基于所提出的一維光子晶體傳感模型,提出了一種全新的基于微納光纖的一維光子晶體傳感陣列模型。它采用了一維光子晶體帶阻濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)若干通道之間的頻段獨(dú)立,并采用了微納光纖光分束器和光合成器來(lái)耦合光信號(hào)。最終實(shí)現(xiàn)了在單輸入單輸出端口情況下同時(shí)監(jiān)測(cè)七路傳感信號(hào)的功能。重點(diǎn)研究了傳感應(yīng)用場(chǎng)景,其平均傳感靈敏度達(dá)到了666.57納米/折射率,適用于各種復(fù)用傳感的應(yīng)用場(chǎng)景。 

【文章來(lái)源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１?一維、二維、三維光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖??

?ｔｗｏ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ?ｔｈｒｅｅ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ??圖１－１?一維、二維、三維光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖??—維光子晶體由兩種介電常數(shù)不同的兩種介質(zhì)在單一方向上交替堆疊而成，??如圖１－１?（ａ）所示；而二維光子晶體結(jié)構(gòu)如圖１－１?（ｂ）所示，是介電常數(shù)在二維??平面內(nèi)呈周期性排列而成的結(jié)構(gòu)；三維光子晶體則由兩種介電常數(shù)不同的介質(zhì)在??三維空間內(nèi)周期性分布，如圖１－１?（ｃ）所示。可以看出，介電常數(shù)的周期性排列??是光子晶體結(jié)構(gòu)的特性，而其周期性的不同分布則使之區(qū)分為一維光子晶體、二??維光子晶體和三維光子晶體。??目前，由于制備工藝的復(fù)雜度較高，三維光子晶體相關(guān)的研究和應(yīng)用都比較??有限，而隨著相關(guān)制備技術(shù)（如聚焦離子束刻蝕，電子束刻蝕等技術(shù)）的逐漸進(jìn)??步，大部分研宄者都將目光投向了一維光子晶體以及二維光子晶體的相關(guān)研究。??例如

電網(wǎng)格和磁網(wǎng)格，其中電網(wǎng)格一般意義上是最經(jīng)常使用的時(shí)域有限差分網(wǎng)格。??按照Ｙｅｅ的定義，對(duì)于電網(wǎng)格，電網(wǎng)格單元棱邊與電場(chǎng)采樣重合，磁場(chǎng)采樣??與電網(wǎng)格面應(yīng)位于電網(wǎng)格面中心位置且相互垂直，如圖２－１?（ａ）所示。而對(duì)于磁??網(wǎng)格，其分布也類(lèi)似，即磁網(wǎng)格單元棱邊與磁場(chǎng)采樣重合，而電場(chǎng)采樣則位于磁??網(wǎng)格面中心位置并與磁場(chǎng)采樣垂直，二者的空間相對(duì)關(guān)系如圖２－１?（ｂ）所示。??ａ：產(chǎn)－、元??ｚ?ｙ?岑?電＾元雩？？丄??圖２－１差分格式中電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間位置Ｗ２］??本文假定電場(chǎng)均勻分布在電網(wǎng)格單元棱邊，且均勻分布在磁網(wǎng)格單元面上時(shí)，??便可以得到以采樣點(diǎn)為中心的脈沖函數(shù)，這就是時(shí)域有限差分中的基函數(shù)。而磁??場(chǎng)中的基函數(shù)與此類(lèi)似，只是主體變成了磁場(chǎng)。本文假定在ｎＡ／時(shí)刻進(jìn)行電場(chǎng)的??釆樣，并假定在到（ｎ?＋?ｌ／２）Ａ，內(nèi)的時(shí)間內(nèi)電場(chǎng)保持均勻，而在到??（？?＋?〇△／內(nèi)的時(shí)間內(nèi)磁場(chǎng)保持均勻。當(dāng)介質(zhì)的電損耗和磁損耗都存在時(shí)，麥克斯??韋旋度方程可以表示為如下形式：??▽?ｘ?帥

【參考文獻(xiàn)】：
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