[發明專利]一種基于狹縫波導的光學傳感器

無效

• 申請號: 200710176770.1
• 申請日: 2007-11-02
• 公開（公告）號: CN101206127A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 鄭錚;劉建勝;穆達瑟;趙欣;徐曉萍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01D5/34;G02B6/24;G02B1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光傳感技術領域，具體涉及一種基于納米級雙狹縫波導，將光場限制在狹縫中并其分布隨狹縫寬度變化而變化，從而根據狹縫中光場分布的變化而檢測外部物理量變化的光學傳感器。

背景技術

于2004年被首次提出的狹縫波導結構可實現在納米級尺寸的低折射率材料構成的特殊光波導結構中光的限制和傳輸^[1]。由于該類光波導可以突破傳統光波導尺寸的限制，因此在納米光子學具有很大的應用前景，受到了廣泛的關注。

傳統光波導結構中以高折射率材料作為波導芯，以低折射率材料作為被覆層，而光場主要集中在高折射率材料構成的波導芯中。而在狹縫波導結構中，波導的芯結構由納米寬度的高折射率材料和低折射率材料共同構成，而光場可以被主要限制在其中的低折射率材料中。

單狹縫波導俯視示意圖如圖1所示。圖1中的狹縫波導結構由兩個平板(2，4)和一個狹縫3組成，平板材料具有高折射率n_H，狹縫材料具有相對低的折射率n_S。低折射率狹縫夾在兩個高折射率平板之間，其厚度應遠小于光波長，一般在幾納米到幾十納米左右。被覆層(1，5)由低折射率材料組成，其折射率應明顯低于平板材料的折射率，也可與狹縫材料的折射率相同。

上述波導模式可支持TM模式的傳輸，二維結構近似下，單狹縫波導結構的TM模式的電場x分量的解析解為^[1]：

Ex(x)=A1ns2cosh(γsx);|x|<a1nH2cosh(γsa)cos[κH(|x|-a)]+γsns2κHsinh[κH(|x|-a)];a<|x|<b1nc2{cosh(γsa)cos[κH(b-a)]+nH2γsns2κHsinh(γsa)sin[κH(b-a)]}exp[-γc(|x|-b)];|x|>b---(1)]]>