位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
SiO_2-Al_2O_3-SiO_2光子晶体缺陷腔的折射率传感特性
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:O436[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]燕山大学电气工程学院自动化仪表系,河北秦皇岛066004, [2]燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室,河北秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金(61201112,61172044)、河北省自然科学基金(F2013203250,F2012203169)、中国博士后科学基金(2012M510765)
中文摘要:

为了提高光子晶体折射率传感器的灵敏度和品质因数,提出了一种基于表面波谐振原理的缺陷态光子晶体-棱镜耦合传感结构。通过分层传输矩阵法对该结构建立传感理论模型,得出古斯汉欣位移与谐振波长的变化关系,从而建立谐振波长与待测样本折射率的关系模型。以SiO2-Al2O3-SiO2作为缺陷腔来代替传统表面等离子体共振(SPR)传感器中的金膜,构成折射率敏感层;采用Al2O3作为吸收层,从而在反射光谱中得到谐振缺陷峰,通过缺陷峰值的漂移实现待测样本折射率的动态监测;以乙二醇溶液为待测样本,对该折射率传感结构的Q值及灵敏度进行了分析。结果表明,其灵敏度约为3596nm·RIU-1(RIU为相对折射率单位),Q值约为1087.7,证明了结构设计的有效性,并可为高灵敏度和高Q值折射率传感器的设计提供一定的理论指导。

英文摘要:

To improve the sensitivity and the Q value of the photonic crystal refractive index sensor, a coupling structure combining the defect photonic crystal and the prism based on surface wave resonance theory is proposed. The sensing theoretical model is established by the layered transfer matrix method and the relationship between the Goos-Hanchen shift and the resonant wavelength is obtained, which can deduce the relationship model between the resonant wavelength and the refractive index of the sample detected. The S SiO2-Al2O3-SiO2 structure is regarded as the defect cavity, which is replaced by the gold film in conventional surface plasmon resonance (SPR) sensor. Al2 O3 is adopted as the absorbed layer, and then the resonant defect peak wavelength can be obtained and the dynamic detection of the refractive index of sample can be achieved from the shift of the resonant defect peak wavelength. The ethylene glycol is adopted as the sample detected and the Q value and the sensitivity of the refractive index sensing structure are discussed. The simulation results show that the sensitivity can attain to 3596 nm · RIU^-1 (RIU is refractive index unit) and the Q value is 1087.7 approximately, which demonstrates the effectiveness of the sensing structure. The design scheme can provide certain theoretical guidance for high sensitivity and high Q value sensor design.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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,美国剑桥科学文摘,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),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849