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《北京交通大学》 2010年
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表面等离子体波导研究与折射率传感器设计

李敏钰  
【摘要】: 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。
【学位授予单位】:北京交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP212.1

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【引证文献】
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1 赵宏;介质加载表面等离子体极化波导传输特性研究[D];兰州大学;2012年
【参考文献】
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1 张彤,崔一平;集成光学国际研究进展[J];电子器件;2004年01期
2 黄姗;方哲宇;林峰;朱星;;银膜表面周期性条纹导致的沟槽等离激元增强效应[J];电子显微学报;2009年02期
【共引文献】
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1 吴斌;王庆康;;集成表面等离子体共振传感芯片[J];微纳电子技术;2007年09期
2 吴斌;王庆康;;波导型表面等离子体共振传感器传感特性计算[J];微纳电子技术;2007年12期
3 罗吉;庄须叶;倪祖高;姚军;;光纤消逝场传感器传感结构的分析与应用[J];微纳电子技术;2011年06期
4 黄志洵;姜荣;;表面电磁波与表面等离子波[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2011年02期
5 黄志洵;;金属电磁学理论的若干问题[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2011年04期
6 曹庄琪,沈启舜,丁渊,桑明煌,袁文,肖平平,徐红萍;单次扫描技术确定金属薄膜的厚度和介电常数[J];江西师范大学学报(自然科学版);2003年03期
7 欧阳坤;况庆强;肖平平;乐建新;;基于衰减全反射结构的微小位移的实时测量[J];江西师范大学学报(自然科学版);2008年03期
8 况庆强;肖平平;桑明煌;;平板波导介质层平行度对衰减全反射曲线的影响[J];江西师范大学学报(自然科学版);2008年05期
9 朱彩莲,曹振新,吴乐南,杨洋;光纤表面等离子体波传感器中共振波长的理论计算[J];传感技术学报;2004年01期
10 刘国华;张维;常露;邝丽丽;尹文武;牛文成;;SPR生物传感系统及其对DNA的检测分析[J];传感技术学报;2005年04期
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1 杜艳;梁大开;曾捷;;表面等离子体波传感器波长调制理论研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
2 申宁馨;彭承琳;;多通道表面等离子体子共振传感器的研究[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集(上册)[C];2007年
3 史坚;曹庄琪;沈启舜;;用衰减全反射方法对微小位移进行实时测量[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
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1 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
2 邵伟伟;光折变表面波及其在表面等离子体激元长程传播中的应用[D];南开大学;2010年
3 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
4 王丽英;纳米材料在表面等离子体共振传感器中的应用[D];吉林大学;2011年
5 李旭峰;表面等离子体激元在近场光刻及微纳波导中应用的初步理论研究[D];大连理工大学;2011年
6 熊学辉;平面光栅阵列纳米尺度光子控制及其应用技术研究[D];华中科技大学;2011年
7 高洪营;扫描隧道显微镜诱导的金属表面有机分子多层膜发光研究[D];中国科学技术大学;2011年
8 刘志锋;亚波长孔阵列的异常光学、声学透射[D];南京大学;2011年
9 谢素霞;亚波长周期结构的超强光透射及其调控的研究[D];中南大学;2011年
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1 曲丽洁;用于动物性食品中莱克多巴胺快速检测的SPR技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 李青;微型PDMS SPR传感器研究[D];长春理工大学;2010年
3 向微;基于离子交换的玻璃基多模干涉型功分器研制[D];浙江大学;2011年
4 李奇林;全自动多通道SPR检测仪器的设计与实现[D];浙江大学;2011年
5 柯智慧;表面等离子体聚焦调制及增强太阳能电池吸收研究[D];电子科技大学;2011年
6 任常瑞;表面等离激元增强氮化硅基MIS器件的电致发光[D];浙江大学;2011年
7 姚元元;表面等离子体共振用于磺胺甲噁唑与血清白蛋白作用研究[D];山东农业大学;2011年
8 魏传平;乙酰甲胺膦和吲哚乙酸分子印迹SPR传感器制备及分析应用[D];山东农业大学;2011年
9 杜杉;超薄表面等离子共振传感器设计与表面等离子波导耦合的研究[D];北京交通大学;2011年
10 董广才;基于光子晶体辅助的锥形结构表面等离子体激元的研究[D];吉林大学;2011年
【同被引文献】
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1 李恒一;王长涛;罗先刚;;用于纳米光刻的超分辨缩小成像平板超透镜研究[J];光电工程;2011年05期
2 吴斌;王庆康;;集成波导型表面等离子体共振传感芯片及其理论分析[J];量子电子学报;2008年01期
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1 陈献;表面等离子波波导的基础研究[D];浙江大学;2008年
【二级参考文献】
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1 叶培大;信息时代的光电子技术[J];电信科学;1996年01期
2 于荣金;集成光学与光子学[J];光电子·激光;1998年02期
3 王启明;光网络中关键性光子集成器件的研究进展[J];中国科学E辑:技术科学;2002年04期
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1 胡斌杰,阮成礼;有耗介质中的等离子体波导[J];电波科学学报;1997年04期
2 陈华;汪力;;太赫兹波在亚波长随机金属Al颗粒中的相干传播[J];物理学报;2009年12期
3 王柳水,孟绍贤,林尊琪;亚皮秒太瓦脉冲激光与物质相互作用研究进展[J];物理;1997年04期
4 吴涛;王新兵;左都罗;王世芳;;高能脉冲CO_2激光等离子体波导的研究[J];武汉工程大学学报;2009年12期
5 刘俊岐;李路;刘峰奇;王利军;王占国;;双声子共振有源区GaAs/AlGaAs量子级联激光器[J];半导体技术;2008年S1期
6 邱浩,梁大开,温卫东,杨红,陶宝祺;应用于折射率检测的光纤表面等离子体波传感器的研究[J];激光杂志;2001年01期
7 谢鸿全;刘濮鲲;;强引导磁场下等离子体波导中的场分析[J];哈尔滨工业大学学报;2006年03期
8 林桦;袁斌;蒋磊;孙杰;徐伟;;磁化等离子体填充圆波导激励与耦合方式的研究[J];信息技术;2007年01期
9 陈永东;;H波在加载周期变化等离子体波导中的色散特性[J];四川文理学院学报;2010年05期
10 ;激光物理[J];中国光学与应用光学文摘;1998年01期
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1 钟晓岚;李志远;;金属/介质/金属等离子体波导的衰减特性研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 刘俊岐;李路;刘峰奇;王利军;王占国;;双声子共振有源区GaAs/AlGaAs量子级联激光器[A];第十五届全国化合物半导体材料,微波器件和光电器件学术会议论文集[C];2008年
3 胡斌杰;崔芙蓉;王亦方;赖声礼;;有限外磁场中的空心圆柱等离子体波导[A];1999年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];1999年
4 陈相亮;刘乐;刘智毅;石恒;马绥华;何永红;郭继华;;基于相位型电光调制和偏振干涉调制方法的表面等离子体波传感器[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 曾振武;梁大开;曾捷;杜艳;;单核苷酸多态性及一种新的检测方法[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
6 杜艳;梁大开;曾捷;;表面等离子体波传感器波长调制理论研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
7 方湘怡;王红理;刘纯龙;;表面等离子体共振传感器的原理与应用[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
8 张锦龙;刘旭;李明宇;厉以宇;顾培夫;;利用棱镜结构高效率的耦合出表面等离子波[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
9 郑龙;张霞;施雷;高静;马会芳;黄永清;任晓敏;;基于金纳米层的微结构光纤表面等离子体共振传感器[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
10 魏高尧;许晓军;隋成华;蔡霞;;Ag/SiO_2双层膜用于表面等离子体共振传感研究[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
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1 张巍巍;为“隐身斗篷”赶制“面料”[N];科技日报;2010年
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1 包鸣;纳米薄膜界面的表面等离子体共振效应的研究[D];华东师范大学;2012年
2 唐选;表面等离子波Purcell增强的硅基发光的研究[D];清华大学;2010年
3 胡旻;周期阵列结构与电子注互作用机理的研究[D];电子科技大学;2009年
4 刘建龙;金属-绝缘体-金属波导内表面等离子体传输与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
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6 胡昌奎;基于纳米金属光栅结构的表面等离子体共振传感研究[D];华中科技大学;2010年
7 胡晓;亚波长结构金属薄膜中光的异常传输现象及应用[D];上海交通大学;2008年
8 王海峰;古斯—效应的激发结构及光学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 刘建龙;金属—绝缘体-金属波导内表面等离子体传输与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 陈俊学;金属微纳结构中模式耦合特性及其调控机理研究[D];中国科学技术大学;2011年
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1 李敏钰;表面等离子体波导研究与折射率传感器设计[D];北京交通大学;2010年
2 李慧;利用多层介质膜提高SPP效应的研究[D];西南交通大学;2012年
3 王慧;长程表面等离子体共振技术在生物检测中的应用研究[D];华东师范大学;2011年
4 贾佳;太赫兹波段微孔阵列透射现象理论及时域光谱分析[D];电子科技大学;2010年
5 胡忞远;表面等离子体波光调制器的理论与实验研究[D];华中科技大学;2005年
6 蒋磊;等离子体波导小型化理论研究及其仿真[D];上海交通大学;2007年
7 郑天成;金属与非线性介质界面表面等离子波传播性质的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 辛金栋;纳米级金属薄膜厚度的SPR检测方法研究[D];天津大学;2012年
9 肖钰斐;金属光栅表面等离子体共振传感器的研究[D];广西大学;2011年
10 尹志宁;纳米结构中表面等离激元的传输特性研究[D];北京邮电大学;2011年
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