基于SOI平面波导的表面等离子共振传感器的研究

【摘要】： 随着传感技术的不断的进步,传感器在化学,生物,医疗等科学领域得到越来越广泛的应用,于此同时对传感器的性能要求也不断提高。传感技术呈现出高精度,集成化,多通道,在线实时测量等发展趋势。本文研究的内容是一种集成化的表面等离子共振传感器,通过测量液体或者气体的折射率获取被测物质的浓度信息,由于其结构小巧,精度高,并且可以实时测量,被广泛用于物理,化学,生物,以及医学领域的研究,具有很大的使用价值。近年来,随着集成光学的迅速发展,各种光电子器件都在往小型化和集成化方向迈进。我们研究的内容是用集成方法代替传统的棱镜结构实现表面等离子共振传感技术。 时域有限差分(The Finite-Difference Time Domain)方法(FDTD)是一种广泛用于模拟电磁波行为的数值方法,本文中,论述了FDTD的原理,以及如何运用合适的金属色散模型来模拟金属色散介质,并使用FDTD方法模拟分析表面等离子共振传感器。 提出了两种基于SOI波导的集成表面等离子共振传感器的方案,分别用简单模型和FDTD方法做了分析和优化,并设计了器件的结构。