本文主要研究内容
作者王佳文（2019）在《基于光子晶体多模谐振腔的双参量多路复用集成传感结构研究》一文中研究指出：光子晶体是一种由具有不同介电常数的电介质材料周期性排列构成的新型材料,具有超常的控光特性,在集成电路、纳米器件和光纤网络等未来诸多领域展现出广阔良好的应用前景。其中,基于微腔结构的光子晶体传感器由于具有超紧凑、小尺寸、低损耗和易集成等优势,近年来被广泛地应用于折射率、温度、压力和生化等传感研究中。随着微纳传感技术的研究日益成熟,实现高集成度、多种参量同时传感的紧迫性也逐渐凸显。为了同时实现双参量检测和多传感通道复用,本文首次提出了“多点双参量传感”的概念,旨在实现同一微纳光学片上的多个传感单元能同时实现温度和折射率双参量检测传感,主要研究成果包括以下内容:首先,分析了利用光子晶体多模式谐振腔对温度和折射率同时进行传感的传感机理,总结了双参传感的可行性条件。利用同一个谐振腔产生的两个不同模式谐振峰(记为基模、一阶模),分别研究基模、一阶模各自的温度灵敏度和折射率灵敏度,并构造灵敏度矩阵SnT。通过计算Sn，T的秩来判断双参量传感的可行性。这种方法只需要1个谐振腔便有可能实现双参传感,将有效减小传感器件的大小,为实现多路复用提供了可能性。第二,提出了一种基于晶格常数渐变型的一维光子晶体椭圆孔多模式纳米束双参量传感器(photonic crystal ellipical holes multimode nanobeam cavity dual-parameter sensor,PC-EDPS)。根据之前阐述的传感机理,在一维硅基光子晶体纳米束的基础上,引入晶格常数渐变型设计的椭圆孔,晶格常数从波导中心到两侧逐渐增加,构成多模式的一维光子晶体纳米束传感结构PC-EDPS。利用PC-EDPS基模和PC-EDPS 一阶模来实现对环境温度和折射率的双参量同时传感。PC-EDPS的结构尺寸仅仅为12μm×0.7μm×0.22μm(长度×宽度×高度)。第三,提出了“多点双参量传感”的概念,提出了基于一维光子晶体纳米束设计的一种超紧凑、低串扰的双通道光子晶体传感阵列(photonic crystal dual-channel sensor array,DCSA),组成阵列的多模式一维光子晶体纳米束微腔的基模值可以达到1×106,一阶模的Q值可以达到1×105以上,阵列尺寸仅为26.5μm ×6.2μm × 0.22μm(宽度×长度×高度)。DCSA结构中的两个传感通道(EMNC-1和EMNC-2)都可以单独进行温度和折射率的双参量传感,实现了多通道、多传感单元同时的双参传感。这是本论文最主要的创新点。第四,提出了基于二维硅基平板光子晶体设计的集成复用二维平板光子晶体双参量传感阵列结构(photonic crystal multiplexing dual-parameter sensor array,MDPSA),组成阵列结构的多模式微腔单元基模Q值超过29000,一阶模Q值超过7000,两个传感单元(Sensor Unit#1和Sensor Unit#2)都可以单独进行温度和折射率的双参量传感,而MDPSA的尺寸仅为14.5μm× 18.6μm×0.22μm(宽度×长度×高度)。MDPSA的设计和实现将有助于未来片上光学传感系统的进一步研究。
Abstract
guang zi jing ti shi yi chong you ju you bu tong jie dian chang shu de dian jie zhi cai liao zhou ji xing pai lie gou cheng de xin xing cai liao ,ju you chao chang de kong guang te xing ,zai ji cheng dian lu 、na mi qi jian he guang qian wang lao deng wei lai zhu duo ling yu zhan xian chu an kuo liang hao de ying yong qian jing 。ji zhong ,ji yu wei qiang jie gou de guang zi jing ti chuan gan qi you yu ju you chao jin cou 、xiao che cun 、di sun hao he yi ji cheng deng you shi ,jin nian lai bei an fan de ying yong yu she she lv 、wen du 、ya li he sheng hua deng chuan gan yan jiu zhong 。sui zhao wei na chuan gan ji shu de yan jiu ri yi cheng shou ,shi xian gao ji cheng du 、duo chong can liang tong shi chuan gan de jin pai xing ye zhu jian tu xian 。wei le tong shi shi xian shuang can liang jian ce he duo chuan gan tong dao fu yong ,ben wen shou ci di chu le “duo dian shuang can liang chuan gan ”de gai nian ,zhi zai shi xian tong yi wei na guang xue pian shang de duo ge chuan gan chan yuan neng tong shi shi xian wen du he she she lv shuang can liang jian ce chuan gan ,zhu yao yan jiu cheng guo bao gua yi xia nei rong :shou xian ,fen xi le li yong guang zi jing ti duo mo shi xie zhen qiang dui wen du he she she lv tong shi jin hang chuan gan de chuan gan ji li ,zong jie le shuang can chuan gan de ke hang xing tiao jian 。li yong tong yi ge xie zhen qiang chan sheng de liang ge bu tong mo shi xie zhen feng (ji wei ji mo 、yi jie mo ),fen bie yan jiu ji mo 、yi jie mo ge zi de wen du ling min du he she she lv ling min du ,bing gou zao ling min du ju zhen SnT。tong guo ji suan Sn，Tde zhi lai pan duan shuang can liang chuan gan de ke hang xing 。zhe chong fang fa zhi xu yao 1ge xie zhen qiang bian you ke neng shi xian shuang can chuan gan ,jiang you xiao jian xiao chuan gan qi jian de da xiao ,wei shi xian duo lu fu yong di gong le ke neng xing 。di er ,di chu le yi chong ji yu jing ge chang shu jian bian xing de yi wei guang zi jing ti tuo yuan kong duo mo shi na mi shu shuang can liang chuan gan qi (photonic crystal ellipical holes multimode nanobeam cavity dual-parameter sensor,PC-EDPS)。gen ju zhi qian chan shu de chuan gan ji li ,zai yi wei gui ji guang zi jing ti na mi shu de ji chu shang ,yin ru jing ge chang shu jian bian xing she ji de tuo yuan kong ,jing ge chang shu cong bo dao zhong xin dao liang ce zhu jian zeng jia ,gou cheng duo mo shi de yi wei guang zi jing ti na mi shu chuan gan jie gou PC-EDPS。li yong PC-EDPSji mo he PC-EDPS yi jie mo lai shi xian dui huan jing wen du he she she lv de shuang can liang tong shi chuan gan 。PC-EDPSde jie gou che cun jin jin wei 12μm×0.7μm×0.22μm(chang du ×kuan du ×gao du )。di san ,di chu le “duo dian shuang can liang chuan gan ”de gai nian ,di chu le ji yu yi wei guang zi jing ti na mi shu she ji de yi chong chao jin cou 、di chuan rao de shuang tong dao guang zi jing ti chuan gan zhen lie (photonic crystal dual-channel sensor array,DCSA),zu cheng zhen lie de duo mo shi yi wei guang zi jing ti na mi shu wei qiang de ji mo zhi ke yi da dao 1×106,yi jie mo de Qzhi ke yi da dao 1×105yi shang ,zhen lie che cun jin wei 26.5μm ×6.2μm × 0.22μm(kuan du ×chang du ×gao du )。DCSAjie gou zhong de liang ge chuan gan tong dao (EMNC-1he EMNC-2)dou ke yi chan du jin hang wen du he she she lv de shuang can liang chuan gan ,shi xian le duo tong dao 、duo chuan gan chan yuan tong shi de shuang can chuan gan 。zhe shi ben lun wen zui zhu yao de chuang xin dian 。di si ,di chu le ji yu er wei gui ji ping ban guang zi jing ti she ji de ji cheng fu yong er wei ping ban guang zi jing ti shuang can liang chuan gan zhen lie jie gou (photonic crystal multiplexing dual-parameter sensor array,MDPSA),zu cheng zhen lie jie gou de duo mo shi wei qiang chan yuan ji mo Qzhi chao guo 29000,yi jie mo Qzhi chao guo 7000,liang ge chuan gan chan yuan (Sensor Unit#1he Sensor Unit#2)dou ke yi chan du jin hang wen du he she she lv de shuang can liang chuan gan ,er MDPSAde che cun jin wei 14.5μm× 18.6μm×0.22μm(kuan du ×chang du ×gao du )。MDPSAde she ji he shi xian jiang you zhu yu wei lai pian shang guang xue chuan gan ji tong de jin yi bu yan jiu 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自北京邮电大学的王佳文，发表于刊物北京邮电大学2019-07-16论文，是一篇关于光子晶体论文,传感论文,温度论文,折射率论文,多路复用论文,纳米束论文,北京邮电大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自北京邮电大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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