[發明專利]一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法

有效

• 申請號: 202110167139.5
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112945307B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 王賢平;蔡文娟;張穎聰;殷澄;袁文;羅海梅;李俊;桑明煌
• 申請（專利權）人: 江西師范大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

1.一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

利用雙波導腔Fano共振裝置獲得不同電壓對應的非對稱Fano共振曲線，所述的雙波導腔Fano共振裝置包括依次連接的第一金屬層、第一介質層、第二金屬層、第二介質層和第三金屬層，其中，所述第一介質層的厚度小于第二介質層的厚度；

基于非對稱Fano共振曲線和預設的2個入射角度，獲得每個入射角度對應的反射光強變化量；

基于預先構建的雙參量傳感逆矩陣和反射光強變化量實時獲得不同電壓下雙波導腔Fano共振裝置第二介質層的折射率變化量和厚度變化量；

設預設的2個入射角度分別為θ₁和θ₂，所述雙參量傳感逆矩陣的構建方法為：

根據雙波導腔Fano共振裝置第二介質層的電光系數和壓電系數，計算外加電壓U下第二介質層的折射率變化量和厚度變化量：

其中，表示外加電壓U下第二介質層的折射率變化量，n₄表示無外加電壓時第二介質層的折射率，γ₃₃表示第二介質層的電光系數，h₄表示無外加電壓時第二介質層的厚度，表示外加電壓U下第二介質層的厚度變化量，d₃₃表示第二介質層的壓電系數；

利用雙波導腔Fano共振裝置獲得外加電壓U對應的非對稱Fano共振曲線，并獲得預設的2個入射角度對應的反射光強變化量；

基于外加電壓U下第二介質層的折射率變化量、厚度變化量和反射光強變化量，擬合計算出雙波導腔Fano共振裝置的雙參量傳感矩陣：

其中，和分別表示外加電壓U下θ₁和θ₂對應的反射光強變化量，為雙參量傳感矩陣，S₁₁表示θ₁對應的折射率變化量與反射光強變化量的比值，S₁₂表示θ₁對應的厚度變化量與反射光強變化量的比值，S₂₁示θ₂對應的折射率變化量與反射光強變化量的比值，S₁₂表示θ₂對應的厚度變化量與反射光強變化量的比值；

根據雙參量傳感矩陣獲得雙參量傳感逆矩陣：

其中，M為雙波導腔Fano共振裝置的雙參量傳感逆矩陣；

不同電壓下雙波導腔Fano共振裝置第二介質層的折射率變化量和厚度變化量的計算公式如下：

其中，Δn₄表示當前電壓下第二介質層的折射率變化量，Δh₄表示當前電壓下第二介質層的厚度變化量，ΔR₁和ΔR₂分別表示當前電壓下2個入射角度對應的反射光強變化量。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法，其特征在于，所述第一介質層和第二介質層均采用透明材料，所述第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層采用金或銀。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法，其特征在于，所述第一介質層的厚度范圍為1～50μm，第二介質層的厚度范圍為0.3～1.5mm。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法，其特征在于，所述第一金屬層的厚度范圍為30～50nm，第二金屬層的厚度范圍為30～70nm，第三金屬層的厚度不小于300nm。

5.根據權利要求1所述的一種基于雙波導腔Fano共振裝置的雙參量測量方法，其特征在于，所述預設的2個入射角度的選擇方法為：

利用雙波導腔Fano共振裝置獲得無外加電壓的非對稱Fano共振曲線，在無外加電壓的非對稱Fano共振曲線的共振峰兩側各選擇1個入射角度。