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

陈颖; 高新贝; 许扬眉; 曹景刚; 谢进朝; 朱奇光; 李少华

doi:doi:10.3788/AOS201939.1123002

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

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Fano Resonance-Sensing Mechanism of Photonic Crystal Nanobeam Side-Coupling Aperture Chirped Photonic Crystal Nanobeam Cavity Structure

陈颖 ^1,*高新贝 ¹许扬眉 ¹曹景刚 ¹谢进朝 ¹朱奇光 ²李少华 ³

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

图 & 表

图 1. PCN侧耦合孔径啁啾型PCNC结构图

Fig. 1. Structural diagram of PCN side-coupling aperture chirped PCNC

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图 2. 结构图及简化模型示意图。(a) Fano共振结构示意图;(b) 理论模型简化图

Fig. 2. Diagrams of structure and simplified model. (a) Diagram of Fano resonance structure; (b) simplified diagram of theoretical model

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图 3. Fano共振谱线图及场分布图。(a) Fano共振谱线图;(b) 波谷处的电磁场分布图;(c) 波峰处的电磁场分布图

Fig. 3. Diagrams of Fano resonance line and field distribution. (a) Fano resonance line; (b) electromagnetic field distribution at the trough; (c) electromagnetic field distribution at the peak

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图 4. Fano共振不同波长下对应的F_OM 值

Fig. 4. F_OM values corresponding to Fano resonances at different wavelengths

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图 5. r对传感性能的影响。(a) r对Fano共振的影响;(b) r对F_OM 值的影响;(c) r对灵敏度的影响

Fig. 5. Effect of r on sensor performance. (a) Effect of r on Fano resonance; (b) effect of r on F_OM value; (c) effect of r on sensitivity

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图 6. a对传感性能的影响。(a) a对Fano共振的影响;(b) a对F_OM 值的影响;(c) a对灵敏度的影响

Fig. 6. Effect of a on sensor performance. (a) Effect of a on Fano resonance; (b) effect of a on F_OM value; (c) effect of a on sensitivity

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图 7. g对传感性能的影响。(a) g对Fano共振的影响;(b) g对F_OM 值的影响;(c) g对灵敏度的影响

Fig. 7. Effect of g on sensor performance. (a) Effect of g on Fano resonance; (b) effect of g on F_OM value; (c) effect of g on sensitivity

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图 8. 三种结构的F_OM 值对比图

Fig. 8. Comparison of F_OM values of three structures

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图 9. 折射率n对传感特性的影响。(a)折射率n对Fano共振峰的影响;(b)共振波长随折射率n变化的拟合曲线

Fig. 9. Influence of refractive index n on sensing characteristics. (a) Influence of refractive index n on Fano resonance peak; (b) fitting curve of relationship between refractive index n and resonant wavelength

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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.