近年來(lái),全光傳感器在化學(xué)安全、生物學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到廣泛的研究,全光傳感器器件的小型化和集成性成為未來(lái)微納光學(xué)集成的重要發(fā)展方向。其中,光子晶體以其獨(dú)特的控光特性在傳感器件應(yīng)用中的靈敏度、分辨率、抗干擾、響應(yīng)速度、微型化、集成性等方面具有優(yōu)勢(shì),在傳感領(lǐng)域得到廣泛的研究。同時(shí),光子晶體可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因子、低模式體積和小結(jié)構(gòu)尺寸,是實(shí)現(xiàn)未來(lái)光學(xué)集成電路和光子集成設(shè)備設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)之一。硅基光子晶體微腔傳感器具有折射率高和易于芯片集成的特點(diǎn),提供了實(shí)現(xiàn)高靈敏度、強(qiáng)光子局域和超緊湊型傳感器的能力。下一代傳感器平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)具有出色的多路傳感復(fù)用能力以提高單次探測(cè)樣品的效率,因此光子晶體傳感陣列成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。在目前的傳感陣列研究中,為了適配傳感復(fù)用的需求,傳感器的傳感性能往往受到限制,主要表現(xiàn)為單個(gè)傳感單元的靈敏度較低,受光子晶體微腔特性影響諧振的自由光譜范圍較低。為了解決以上問(wèn)題,本文以基于SOI的一維光子晶體納米束微腔、二維平板光子晶體微腔、一維光子晶體帶阻濾波器和彎曲硅波導(dǎo)功率分束器與耦合器為研究對(duì)象,通過(guò)平面波展開(kāi)法數(shù)值仿真研究光子晶體結(jié)構(gòu)的光子禁帶性質(zhì),通過(guò)二維、三... 

【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)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光子晶體傳感器的研究概述
        1.2.1 光子晶體傳感器的研究背景
        1.2.2 光子晶體傳感器的研究現(xiàn)狀和意義
    1.3 論文工作的主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
    參考文獻(xiàn)
第二章 光子晶體傳感器及其研究方法
    2.1 引言
    2.2 光子晶體概述
        2.2.1 光子晶體基本結(jié)構(gòu)
        2.2.2 光子晶體中的麥克斯韋方程組表達(dá)
    2.3 光子晶體結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真方法
        2.3.1 平面波展開(kāi)法
        2.3.2 時(shí)域有限差分法
    2.4 光子晶體傳感器的基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵問(wèn)題分析
        2.4.1 光子晶體傳感器的基本結(jié)構(gòu)
        2.4.2 光子晶體傳感器研究的關(guān)鍵問(wèn)題分析
    2.5 硅基光子晶體傳感器的制作工藝和測(cè)試原理
        2.5.1 基于SOI的光子晶體結(jié)構(gòu)制作工藝
        2.5.2 光子晶體傳感器的測(cè)試原理
    2.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 高性能硅基二維平板光子晶體微腔設(shè)計(jì)與傳感性能分析
    3.1 引言
    3.2 高靈敏度對(duì)稱雙槽二維平板光子晶體微腔設(shè)計(jì)與傳感性能分析
        3.2.1 對(duì)稱雙槽二維平板光子晶體微腔設(shè)計(jì)
        3.2.2 對(duì)稱雙槽二維平板光子晶體微腔性能分析
    3.3 濾波器集成的高性能三槽二維光子晶體微腔設(shè)計(jì)與傳感性能分析
        3.3.1 三槽二維光子晶體微腔設(shè)計(jì)
        3.3.2 三槽二維光子晶體微腔傳感性能分析
        3.3.3 與一維光子晶體帶阻濾波器集成的三槽二維光子晶體微腔傳感性能分析
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 帶襯底的高性能硅基一維光子晶體納米束微腔設(shè)計(jì)與傳感性能分析
    4.1 引言
    4.2 濾波器集成的帶襯底槽結(jié)構(gòu)一維光子晶體納米束微腔設(shè)計(jì)與傳感性能分析
        4.2.1 高Q值高靈敏度槽結(jié)構(gòu)一維光子晶體納米束微腔設(shè)計(jì)
        4.2.2 帶襯底的低旁瓣抖動(dòng)漸變型一維光子晶體納米束帶阻濾波器設(shè)計(jì)
        4.2.3 濾波器集成的高自由光譜范圍一維光子晶體微腔性能分析
    4.3 “混合匹配”單位晶胞一維光子晶體納米束微腔設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        4.3.1 “混合匹配”單位晶胞的一維光子晶體納米束微腔設(shè)計(jì)
        4.3.2 “混合匹配”單位晶胞一維光子晶體納米束微腔實(shí)驗(yàn)制作與測(cè)試
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 基于絕緣體上硅薄膜的高性能光子晶體串并行傳感復(fù)用陣列設(shè)計(jì)
    5.1 引言
    5.2 超寬帶寬低損耗1×8Y型結(jié)分束器和8×1耦合器集成設(shè)計(jì)
        5.2.1 超寬帶寬低損耗1×8 Y型功率分束器設(shè)計(jì)
        5.2.2 超寬帶寬低損耗8×1功率耦合器設(shè)計(jì)
        5.2.3 超寬帶寬低損耗1×8 Y功率型分束器和8×1功率耦合器級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)
    5.3 高性能光子晶體并行傳感復(fù)用陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析
    5.4 高性能光子晶體串行傳感復(fù)用陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本論文研究工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)研究工作展望
    參考文獻(xiàn)
附錄: 符號(hào)和縮略語(yǔ)中英文對(duì)照表
致謝
博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與授權(quán)專利清單


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]覆層介質(zhì)對(duì)光子晶體生物傳感器靈敏度的影響[J]. 童凱,曾文智,谷朝聰,王會(huì)波,盧建如.  中國(guó)激光. 2013(02)
[2]光子晶體傳感器的研究進(jìn)展[J]. 傅小勤,郭明,張曉輝,戰(zhàn)勝鑫,王娜.  材料導(dǎo)報(bào). 2011(03)
[3]三角形銀納米柱陣列傳感乙醇?xì)怏w方法[J]. 馬文英,楊歡,姚軍,劉娟意,李飛,唐東升.  光子學(xué)報(bào). 2010(09)
[4]基于空芯光子晶體光纖的全光纖法布里-珀羅干涉式加速度傳感器[J]. 柯濤,朱濤,饒?jiān)平?徐敏,史翠華.  中國(guó)激光. 2010(01)



本文編號(hào)：3634662