表面等離子體波導研究與折射率傳感器設計.pdf

1、隨著光學技術的發(fā)展,未來的集成光學會對集成密度提出越來越高的要求。表面等離子體波由于具有可以把能量高度限制在金屬與介質(zhì)分界面處的特性,在高集成密度光子回路的應用上顯示出了巨大的前景。基于表面等離子體共振技術的傳感器作為一種新型的、高精度的傳感器已經(jīng)被成功應用于臨床醫(yī)學、生物制藥、檢測等領域。不同于廣泛使用的棱鏡或者光纖的傳感器,本文提出一種了基于高折射率對比的混合型表面等離子波導傳感器,并分析了它的傳感特性和靈敏度。
　　 本文

2、從金屬的色散模型出發(fā),首先分析了金屬/介質(zhì)單界面上的表面等離子體波及其特性。隨后分析了實際應用中最常用的兩種三層結(jié)構(gòu):金屬-介質(zhì)-金屬和介質(zhì)-金屬-介質(zhì)中的表面等離子體波,并對比了它們的傳播特性。
　　 在接下來的研究中本文系統(tǒng)介紹了長程表面等離子體波導,介質(zhì)加載表面等離子體波導,以及混合表面等離子體波導的場分布特性。并且詳細分析了后者的模式特點和結(jié)構(gòu)對稱性,總結(jié)了其相對于前兩種波導的優(yōu)點。
　　 隨后本文提出了一種基于

3、這種混合長程表面等離子體波導的折射率傳感器,它由有限寬度的介質(zhì)-金屬-介質(zhì)結(jié)構(gòu)和對稱放置的兩塊高折射率的矩形介質(zhì)條構(gòu)成。這種混合型波導結(jié)合了表面等離子波和高折射對比效應的特點,在實現(xiàn)場增強的同時有很好的場約束,而且對折射率變化非常敏感。通過改變結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和折射率參數(shù)后,光強/折射率相對靈敏度的變化趨勢關系可知這種傳感器在測量厚度只有幾十個納米的薄膜型樣品折射率時有很大優(yōu)勢,光強靈敏度可以達到10-5。同時這種平板型的波導結(jié)構(gòu)易于集成