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基于Fabry-Perot模型设计亚波长金属狭缝阵列光学异常透射折射率传感器
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O435.1[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]南开大学信息技术科学学院现代光学研究所,光学信息技术科学教育部重点实验室,天津300071
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:10804057)、教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金(批准号:708021)、教育部新世纪优秀人才支持计划(批准号:NCET-08.0289)、国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB307001)和天津市应用基础及前沿技术研究计划(批准号:11JCZDJC15400)资助的课题.
中文摘要:

研究了在水溶液环境中亚波长金属狭缝阵列光学异常透射的折射率传感特性.采用严格的全矢量方法计算了狭缝阵列的透过率谱.建立了Fabry—Perot半解析模型,能够精确预言全矢量方法的计算结果.基于该模型给出的共振条件,提出并解释了当透射峰精确位于瑞利异常位置时,透射峰能达到最尖锐的状态,给出了设计狭缝阵列达到该状态的方法.设计得到的透过率谱峰值半高宽5A可达0.01nm,对应的溶液折射率测量不确定度δns达到2×10^-6RIU.系统地给出了阵列周期、狭缝宽度、入射角等参数对设计得到的传感灵敏度,δλ,δns,峰值透过率等的影响.

英文摘要:

The refractive index sensing properties of a period array of subwavelength metallic slits in water environment are investigated. The transmission spectra of the slit array are calculated with a rigorous fully-vectorial method. A simple semi-analytical Fabry-Perot model that can accurately reproduce the rigorous fully-vectorial data is built up. We find that the transmission peak becomes sharpest as it is exactly located at the Rayleigh anomaly position, which is explained based on the resonance condition derived from the model. The method to design the slit array to achieve this sharpest transmission peak is presented. The full width at half-maximum (SA) of the designed transmission peak can be as low as 0.01 nm, which corresponds to a refractive-index measurement uncertainty (δns) of 2 × 10^-6 RIU. The influences of array period, slit width and incident angle on the designed sensitivity, δλ, δns and peak transmittance of the sensor are systematically provided.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876