集成光子晶體濾波器和微流體光波導(dǎo)器件的研究.pdf

1、微集成光子器件是光子芯片的重要組成部分。光子集成是指在一個(gè)普通的平面襯底上制作和集成許多光子元件。這些元件包括分光器、光柵、耦合器、偏振器、干涉儀、光源和檢測(cè)器等。在這個(gè)基礎(chǔ)上制作成一個(gè)功能塊，許多這樣的功能塊集成起來(lái)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，如光通訊系統(tǒng)、儀器和傳感器等。它的傳輸媒介是光子，所以具有高速、大容量、抗電磁干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本論文討論的是兩種微集成光子器件：光子晶體濾波器和微流體光波導(dǎo)傳感器。 本論文提出的基于耦合模式理

2、論和傳輸矩陣法的理論模型可以快速的找出各個(gè)參數(shù)對(duì)光子晶體濾波器和光柵性能的影響，從而可以對(duì)它們的性能進(jìn)行優(yōu)化。本論文還提出兩種技術(shù)來(lái)抑制光子晶體濾波器的旁瓣，啁啾技術(shù)和優(yōu)化級(jí)聯(lián)技術(shù)，理論上這兩種技術(shù)的邊模抑制比能達(dá)到30dB。與切趾技術(shù)相比這兩種方法簡(jiǎn)單有效的抑制了旁瓣，并且在控制濾波器帶寬和陡峭邊沿上有很大的靈活性，在工藝上易于實(shí)現(xiàn)。 微光子器件和微流體器件合成做成微流體光器件，一方面可以集成生物化學(xué)傳感器，待測(cè)物通過(guò)流體運(yùn)送

3、到高靈敏度微光子器件進(jìn)行分析，另一方面微流體控制微光子器件，使微光子器件可控、可調(diào)、可重組。本論文首先對(duì)微流體光波導(dǎo)的傳輸及損耗特性進(jìn)行了測(cè)量與討論，接著設(shè)計(jì)了基于微流體光波導(dǎo)的傳輸型傳感器和吸收型傳感器?；谫渴挪▊鬏斕匦缘膫鞲衅?，尺寸大小為3cm×3cm，探測(cè)折射率靈敏度為△S/△C=275μm2 L/mol?；跇悠肺仗匦缘膫鞲衅?，尺寸大小為3.5cm×3cm，rhodamin6G的探測(cè)極限濃度是5×10-9mol/L(0.5n

4、g/mL)，Mathylene blue的探測(cè)極限是5×10-8mol/L(0.16ng/mL)。與固體波導(dǎo)傳感器相比，由于流體既是樣品的承載者，又是光學(xué)測(cè)量的主體，使用上更加靈活和方便，而且液體波導(dǎo)傳感器的靈敏度相同但尺寸減小。傳輸型和吸收性傳感器結(jié)構(gòu)上是一樣的。傳輸型可用于高濃度樣品測(cè)量，吸收型適用于低濃度樣品測(cè)量。同一個(gè)芯片可以同時(shí)滿(mǎn)足不同的測(cè)量需要，這是固液型傳感器做不到的。基于微流體光波導(dǎo)的雙Mach-Zenhder干涉儀可以