[發(fā)明專利]基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410294039.9
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104075754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勇;張亞男;李晉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：將兩種不同類型的磁流體分別填充在一個(gè)光子晶體波導(dǎo)平板中兩個(gè)不同區(qū)域（分別記為1#和2#填充區(qū)域）的空氣孔中，形成兩個(gè)級(jí)聯(lián)的光子晶體微腔，這樣光子晶體波導(dǎo)的輸出光譜中就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)相互獨(dú)立的諧振谷（對(duì)應(yīng)于不同的諧振波長(zhǎng)），當(dāng)外界磁場(chǎng)或溫度發(fā)生變化時(shí)，兩種磁流體的折射率均會(huì)發(fā)生不同程度的變化，最終使光子晶體波導(dǎo)輸出光譜中的兩個(gè)諧振波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，且兩個(gè)諧振波長(zhǎng)對(duì)磁流體折射率變化的敏感度不一致，最后，采用雙波長(zhǎng)矩陣法，可以根據(jù)兩個(gè)諧振波長(zhǎng)的移動(dòng)量解調(diào)出磁場(chǎng)和溫度的變化量，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)和溫度的同時(shí)測(cè)量。

2.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：光子晶體波導(dǎo)為空氣橋結(jié)構(gòu)，空氣孔呈等邊三角形排列，除2#填充區(qū)域外，其余空氣孔的半徑均為r=0.32a（其中a=447nm為光子晶體的晶格常數(shù)，即相鄰空氣孔之間的間距），2#填充區(qū)域的空氣孔半徑為r₂=0.30a，波導(dǎo)寬度為d=1.9052a，所選用的基底介質(zhì)為普通硅材料，其厚度為h=220nm，有效折射率為n=2.87。

3.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：所填充的兩種磁流體分別是體積濃度為1.8%的水基Fe₃O₄（記為1#磁流體）和質(zhì)量濃度為0.85emu/g的水基Fe₃O₄（記為2#磁流體），對(duì)于1#磁流體，它的磁光系數(shù)（即，磁流體的折射率隨磁場(chǎng)的變化率）為K_H1=1.50×10^-5RIU/Oe，熱光系數(shù)（即，磁流體的折射率隨溫度的變化率）為K_T1=-6.64×10^-5RIU/K，而對(duì)于2#磁流體，它的磁光系數(shù)為K_H2=1.71×10^-5?RIU/Oe，熱光系數(shù)為K_T2=-7.56×10^-5?RIU/K。

4.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：所述的兩個(gè)不同的填充區(qū)域分別是半徑為r₁=0.32a的10個(gè)相鄰空氣孔（1#填充區(qū)域）和半徑為r₂=0.30a的10個(gè)相鄰空氣孔（2#填充區(qū)域），它們均緊鄰于波導(dǎo)且位于波導(dǎo)的一側(cè)。

5.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：所述的兩個(gè)級(jí)聯(lián)光子晶體微腔分別是將1#磁流體填充在1#填充區(qū)域形成1#光子晶體微腔，同時(shí)將2#磁流體填充在2#填充區(qū)域形成2#光子晶體微腔，1#光子晶體微腔的諧振波長(zhǎng)λ₁在1520nm附近，其折射率靈敏度為K₁=500nm/RIU，2#光子晶體微腔的諧振波長(zhǎng)λ₂在1545nm附近，其折射率靈敏度為K₂=520nm/RIU。

6.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：當(dāng)兩個(gè)級(jí)聯(lián)的光子晶體微腔所受磁場(chǎng)由50Oe增加到200Oe時(shí)，1#磁流體的折射率由1.3420變化到1.3440，同時(shí)，2#磁流體的折射率由1.4623變化到1.4650，通過(guò)計(jì)算可得諧振波長(zhǎng)λ₁的磁場(chǎng)變化靈敏度為0.0075nm/Oe，諧振波長(zhǎng)λ₂的磁場(chǎng)變化靈敏度為0.0089nm/Oe。

7.如權(quán)利要求1所述的基于磁流體填充光子晶體微腔的磁場(chǎng)和溫度同時(shí)測(cè)量方法，其特征在于：當(dāng)兩個(gè)級(jí)聯(lián)的光子晶體微腔所受溫度由8K增加到60K時(shí)，1#磁流體的折射率由1.3427變化到1.3385，同時(shí)，2#磁流體的折射率由1.4671變化到1.4635，通過(guò)計(jì)算可得諧振波長(zhǎng)λ₁的溫度變化靈敏度為-0.0332nm/K，諧振波長(zhǎng)λ₂的溫度變化靈敏度為-0.0393nm/K。