表面等離子體波導(dǎo)研究與折射率傳感器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著光學(xué)技術(shù)的發(fā)展,未來(lái)的集成光學(xué)會(huì)對(duì)集成密度提出越來(lái)越高的要求。表面等離子體波由于具有可以把能量高度限制在金屬與介質(zhì)分界面處的特性,在高集成密度光子回路的應(yīng)用上顯示出了巨大的前景。基于表面等離子體共振技術(shù)的傳感器作為一種新型的、高精度的傳感器已經(jīng)被成功應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、生物制藥、檢測(cè)等領(lǐng)域。不同于廣泛使用的棱鏡或者光纖的傳感器,本文提出一種了基于高折射率對(duì)比的混合型表面等離子波導(dǎo)傳感器,并分析了它的傳感特性和靈敏度。
　　 本文

2、從金屬的色散模型出發(fā),首先分析了金屬/介質(zhì)單界面上的表面等離子體波及其特性。隨后分析了實(shí)際應(yīng)用中最常用的兩種三層結(jié)構(gòu):金屬-介質(zhì)-金屬和介質(zhì)-金屬-介質(zhì)中的表面等離子體波,并對(duì)比了它們的傳播特性。
　　 在接下來(lái)的研究中本文系統(tǒng)介紹了長(zhǎng)程表面等離子體波導(dǎo),介質(zhì)加載表面等離子體波導(dǎo),以及混合表面等離子體波導(dǎo)的場(chǎng)分布特性。并且詳細(xì)分析了后者的模式特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)對(duì)稱性,總結(jié)了其相對(duì)于前兩種波導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。
　　 隨后本文提出了一種基于

3、這種混合長(zhǎng)程表面等離子體波導(dǎo)的折射率傳感器,它由有限寬度的介質(zhì)-金屬-介質(zhì)結(jié)構(gòu)和對(duì)稱放置的兩塊高折射率的矩形介質(zhì)條構(gòu)成。這種混合型波導(dǎo)結(jié)合了表面等離子波和高折射對(duì)比效應(yīng)的特點(diǎn),在實(shí)現(xiàn)場(chǎng)增強(qiáng)的同時(shí)有很好的場(chǎng)約束,而且對(duì)折射率變化非常敏感。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和折射率參數(shù)后,光強(qiáng)/折射率相對(duì)靈敏度的變化趨勢(shì)關(guān)系可知這種傳感器在測(cè)量厚度只有幾十個(gè)納米的薄膜型樣品折射率時(shí)有很大優(yōu)勢(shì),光強(qiáng)靈敏度可以達(dá)到10-5。同時(shí)這種平板型的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)易于集成