论文摘要
随着理论研究的不断深入以及各种结构器件的成功制作,表面等离子共振在集成光学、化学及生物诸多领域的应用中占有举足轻重的地位,尤其是在传感器及集成光学中的应用因其巨大的商业化潜质而最为瞩目。小型化、可集成、高性能是表面等离子共振传感器未来的发展趋势。本文对比了棱镜耦合型、光纤型、光栅型及波导型四类表面等离子共振传感器的结构及灵敏度特性,并着重研究了基于介质加载条形等离子波导的超薄折射率传感器。与棱镜耦合型传感器相比,这种传感器的体积大为缩小,可达微米量级,且较光纤型及光栅型更加易于大规模生产,兼具波导型传感器可与已成熟光子回路进行集成的优点,在波导长度为150μm时,分辨率可以达到7×10-5,适用于被测样品含量极微的场合。在集成光学应用中,金属-介质-金属型表面等离子共振波导与普通电介质平板波导的耦合应用,可有效利用金属-介质-金属型等离子波导亚波长尺寸约束的优势,并同时减弱金属-介质-金属型结构造成的高损耗。因此,进一步提高二者的耦合效率成为关注的热点。本文运用二维有限差分时域的方法研究了二维电介质平板波导和等离子体波导间圆弧形等离子体波导耦合器的性质。模拟结果表明,300nm宽度的高指数电介质平板波导与40 nm宽度的“银-空气-银”金属-介质-金属型波导管用耦合器连接的传输效率可以达到90.4%,而且通过优化耦合器结构末端的形状,可将传输效率提高到98.4%。
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标签：表面等离子体共振论文; 传感器论文; 灵敏度论文; 波导耦合器论文;