[發明專利]一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構

有效

• 申請號: 202010964296.4
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112345114B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 王書濤;程琪;孔德明
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01K11/20
• 分類號: G01K11/20;G01N21/45
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張明月

1.一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：所述雙參數傳感結構是基于在三個并行排列的一維光子晶體納米束波導上刻蝕呈周期排列的空氣孔而形成的微腔結構進行設計的，由位于絕緣層上方三個并行排列的一維光子晶體納米束腔構成，所述一維光子晶體納米束波導為圓形空氣柱在橫截面為矩形的光波導上呈周期排列而形成的一維光子晶體納米束結構；

所述三個并行排列的一維光子晶體納米束腔是基于橫截面為矩形的硅波導分別引入晶格常數以及半徑不同的圓形空氣孔并基于法諾共振相互干涉形成的雙參數傳感結構，包括位于中間的帶有寬帶隙的納米束微腔（1）、位于納米束微腔（1）一側的空氣模納米腔（2）和位于納米束微腔（1）另一側的介電模納米腔（3）；納米束微腔（1）具有較寬的線寬，空氣模納米腔（2）是通過改變該硅波導的寬度，使其呈高斯線性分布，但固定空氣孔半徑不變，得到較窄的共振線寬；介電模納米腔（3）是通過改變空氣孔半徑，使其呈高斯線型變化而固定硅波導寬度不變，同樣得到較窄的共振線寬。

2.根據權利要求1所述的一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：所述納米束微腔（1）由半徑不同的五個空氣孔以晶格常數為a1分布在寬度為d1的硅波導中構成；所述空氣模納米腔（2）由16個半徑相同的空氣孔以晶格常數為a2分布在寬度為d2的呈高斯線性分布的硅波導中構成；所述介電模納米腔（3）由25個半徑成高斯線性以晶格常數為a3分布在寬度為d3的硅波導中構成。

3.根據權利要求2所述的一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：所述硅波導厚度為T=220nm，折射率為3.48。

4.根據權利要求1或2任一項所述的一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：通過分析計算得空氣模納米腔（2）的折射率靈敏度為377.2nm/RIU，溫度靈敏度為101pm/K。

5.根據權利要求1或2任一項所述的一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：通過分析計算得介電模納米腔（3）的折射率靈敏度為194nm/RIU，溫度靈敏度為261pm/K。

6.根據權利要求1所述的一種基于一維光子晶體納米束腔的雙參數傳感結構，其特征在于：所述絕緣層為二氧化硅絕緣層；二氧化硅絕緣層厚度為2.2μm，折射率為1.4。