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《北京邮电大学》 2009年
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光子晶体在生化传感中的应用研究

王晓玲  
【摘要】: 光子晶体的腔与波导结构是光子晶体的基本结构,由光子晶体腔或波导构成的结构可以广泛地应用于传感、光通信以及微光电器件设计等领域。通过研究光子晶体腔与波导的光学特性,进一步研究腔与波导的耦合特性以及理论模型,在此基础上研究其在生化传感方面的应用,针对应用进行理论设计和优化,并在实验中做进一步探讨和验证。 基于平面波展开法,研究光子晶体中腔的各种模式的场的特性以及光子晶体腔的品质因素与其影响因素;用平面波展开法对三角形结构的光子晶体波导模式和特性进行简要分析。 基于耦合模式理论对光子晶体的腔与波导的耦合特性进行深入分析,用法布里-珀罗腔比拟的方式确立光子晶体腔与波导耦合的理论模型,并在生化传感方面的应用中使用该模型,推出生化传感器的被测量——折射率与光的输出波长的变化成线性关系,光的传输率与腔的品质因素成反方向变化的关系。 基于上述理论对光子晶体生化传感器进行理论设计和优化。用平面波展开法,设计和优化了光子晶体的腔的尺寸,并用时域有限差分法(FDTD)对光子晶体腔与波导的耦合结构进行模拟研究,优化选择了波导以及光子晶体的尺寸,分析光子晶体的腔与波导的品质因素与光的传输透过率的关系。分析了光子晶体波导与腔的耦合在生化传感方面应用的理论模型,验证了理论模型的正确性。 用电子束曝光+干法刻蚀的方法,加工出优化设计后的光子晶体液体生化传感器,搭建了测试实验平台,验证了该种液体传感器对样本折射率的敏感性,其输出光波长与折射率的变化成准线性变化关系。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O734

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