基于光子晶體微腔的微力傳感技術(shù)研究.pdf

1、自上世紀(jì)八十年代光子晶體被發(fā)明以來，僅幾十年的時間內(nèi)，光子晶體便有了十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，從微波通信，到太赫茲器件到光子芯片，從通信器件、太陽能電池、到生物化學(xué)傳感到隱身技術(shù)，可以說，涵蓋了光通訊、激光器、光子器件等非常廣闊的領(lǐng)域。因此近年來對光子晶體的研究可謂如火如荼，其中之一就是光子晶體微腔的研究。光子晶體微腔結(jié)構(gòu)具有多樣性，用光子晶體微腔替代傳統(tǒng)諧振腔用于傳感系統(tǒng)中，可以使靈敏度得到極大的提高，同時光子晶體微腔結(jié)構(gòu)便于集成，使其在納

2、機電系統(tǒng)中扮演了重要的角色，為高靈敏度、微型化傳感器的設(shè)計提供了可能，具有非常重要的應(yīng)用價值。
　　本文提出了一種將光子晶體微腔應(yīng)用于微力檢測的新方法，文章的主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)通過比較分析選擇了基于光子晶體諧振腔光的微力傳感方法進行研究，發(fā)現(xiàn)品質(zhì)因子的提高能大幅度提高微力分辨力，以此為目標(biāo)，之后對光子晶體和光子晶體諧振腔的仿真方法進行了對比研究，選擇有限時域差分方法(FDTD)，以品質(zhì)因子的提高為目的對微腔進行了

3、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，得到了幾種典型的微腔的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，使諧振腔的品質(zhì)因子達到了7000以上。
　　(2)針對基于懸臂梁結(jié)構(gòu)的微力傳感器存在諧振頻率易受到多方面因素調(diào)制的問題，提出了新的傳感探頭，使系統(tǒng)在收到微力的時候，微腔僅受到一種因素的影響而發(fā)生諧振頻率漂移，以提傳感器高傳感的線性度。之后進一步適用FDTD方法，分析了傳感原理，并對傳感探頭受微力后的波長漂移做了仿真，得到了其檢測靈敏度為:0.932pm/nN。
　　(3)最后，針對