光学学报, 2019, 39 (11): 1123002, 网络出版: 2019-11-06  

光子晶体纳米梁侧耦合孔径啁啾光子晶体纳米梁腔结构的Fano共振传感机理 下载: 1068次

Fano Resonance-Sensing Mechanism of Photonic Crystal Nanobeam Side-Coupling Aperture Chirped Photonic Crystal Nanobeam Cavity Structure
作者单位
1 燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
3 河北先河环保科技股份有限公司, 河北 石家庄 050000
摘要
基于Fano共振原理,提出光子晶体纳米梁侧耦合孔径啁啾光子晶体纳米梁腔结构。由光子晶体纳米梁所产生的宽的连续态与由光子晶体纳米梁腔所产生的窄的离散态干涉相消实现Fano共振。基于耦合模理论,定性分析该结构中Fano共振的产生机制,利用时域有限差分法对该结构进行模拟仿真,定量分析结构参数对折射率传感特性的影响,并对结构参数进行优化分析。结果表明,优化后的结构品质因子值可高达5.1×10 3,这将为集成光子晶体波导传感器件设计提供有效的理论参考和技术指导。
Abstract
This study proposes a photonic crystal nanobeam (PCN) side-coupling aperture chirped photonic crystal nanobeam cavity (PCNC) structure based on the Fano resonance principle. The Fano resonance can be realized by the destructive interference between the wide continuous state produced by the PCN structure and narrow discrete state generated by the PCNC structure. The generation mechanism of Fano resonance in the structure is qualitatively analyzed via the coupled mode theory, and the structure is simulated by using the finite-difference time-domain method. After quantitatively studying the influences of the structural parameters on the refractive-index sensing characteristics of the system, the structural parameters are optimized. Results show that the optimized figure of merit is as high as 5.1×10 3, providing an effective theoretical reference and technical guidance for the design of integrated photonic-crystal waveguide sensors.

陈颖, 高新贝, 许扬眉, 曹景刚, 谢进朝, 朱奇光, 李少华. 光子晶体纳米梁侧耦合孔径啁啾光子晶体纳米梁腔结构的Fano共振传感机理[J]. 光学学报, 2019, 39(11): 1123002. Ying Chen, Xinbei Gao, Yangmei Xu, Jinggang Cao, Jinchao Xie, Qiguang Zhu, Shaohua Li. Fano Resonance-Sensing Mechanism of Photonic Crystal Nanobeam Side-Coupling Aperture Chirped Photonic Crystal Nanobeam Cavity Structure[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(11): 1123002.

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