文档介绍
| 随着光学技术的发展,未来的集成光学会对集成密度提出越来越高的要求。表面等离子体波由于具有可以把能量高度限制在金属与介质分界面处的特性,在高集成密度光子回路的应用上显示出了巨大的前景。基于表面等离子体共振技术的传感器作为一种新型的、高精度的传感器已经被成功应用于临床医学、生物制药、检测等领域。不同于广泛使用的棱镜或者光纤的传感器,本文提出一种了基于高折射率对比的混合型表面等离子波导传感器,并分析了它的传感特性和灵敏度。本文从金属的色散模型出发,首先分析了金属／介质单界面上的表面等离子体波及其特性。随后分析了实际应用中最常用的两种三层结构：金属-介质-金属和介质-金属-介质中的表面等离子体波,并对比了它们的传播特性。在接下来的研究中本文系统介绍了长程表面等离子体波导,介质加载表面等离子体波导,以及混合表面等离子体波导的场分布特性。并且详细分析了后者的模式特点和结构对称性,总结了其相对于前两种波导的优点。随后本文提出了一种基于这种混合长程表面等离子体波导的折射率传感器,它由有限宽度的介质-金属-介质结构和对称放置的两块高折射率的矩形介质条构成。这种混合型波导结合了表面等离子波和高折射对比效应的特点,在实现场增强的同时有很好的场约束,而且对折射率变化非常敏感。通过改变结构的几何参数和折射率参数后,光强／折射率相对灵敏度的变化趋势关系可知这种传感器在测量厚度只有几十个纳米的薄膜型样品折射率时有很大优势,光强灵敏度可以达到10-5。同时这种平板型的波导结构易于集成,在高密度的光子回路集成中有很大的应用前景。 |
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机械设计
