基于对称金属包覆波导的高精度微位移测量

利用对称金属包覆波导中超高阶导模对入射角度高度灵敏的特性,提出了一种新型的实时高精度微位移测量方法.与将压电材料置于导波层中不同,该方法是在压电材料上粘合一平面镜,并放置于一凸透镜的焦平面处.当对压电材料加载电压而产生微位移时,经凸透镜返回的2条边缘光线会产生微小的入射角度变化,从而引起反射光强的急剧改变.该方法的微位移测量精度和测量范围分别为0.5和170nm,且具有结构简单、实时测量等优点,可应用于微机电系统和精密控制领域.

空芯金属包覆波导传感器特性及应用领域分析

不同于一般的光波导,空芯金属包覆波导中超高阶导模的有效折射率可处于0<N<1区域,该特征不仅使导模的激发可采用简单易行的自由空间耦合技术,而且使超高阶导模具有高功率密度、高品质因子(Q值)和高灵敏度等特性.利用这些优点,分析了空芯金属包覆波导在环境保护、食品安全、生物分子相互作用和拉曼、荧光增强等传感领域的应用.

基于亚毫米尺度金属包覆波导的茅台酒折射率测量

利用亚毫米尺度双面金属对称包覆波导测量茅台酒的折射率,测量方法只需待测茅台酒对激光透明,则折射率大小不受限制,此方法简单有效,精度可达1.0×10-4,从而可以用来鉴定茅台酒的真伪.

基于双面金属包覆波导光强差分信号的波长锁定

利用双面金属包覆波导中超高阶导模对激光波长高度灵敏的特性,提出了一种基于光强差分信号的波长锁定方法,可有效地避免激光光强波动所带来的误差,使激光波长锁定稳定度进一步提高.该方法能实现皮米量级的激光波长锁定,且其制作工艺简单.

空心金属包覆波导检测小球藻溶液浓度的研究

[目的]为了研究空心金属包覆波导所构造的光波导振荡场传感器对小球藻溶液浓度的检测灵敏度。[方法]将小球藻溶液注入波导结构中,采用波长为650nm的激光经衰减器准直衰减后直接入射于波导上表面银膜,经角度扫描得到反射率随入射角的变化曲线即衰减全反射吸收（ATR）谱,通过ATR吸收峰极小值（及其同步角）来检测小球藻溶液的浓度。[结果]在0~4 nmol/L范围内吸收峰极小值（及其同步角）与浓度呈较好线性关系。[结论]用该方法检测小球藻溶液浓度是可行的。

亚毫米尺度金属包覆波导超高阶导模的损耗研究

亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模具有一些重要性质,如偏振不灵敏性,对波导参数及入射光波长非常灵敏的特性,这引起了人们对它研究的极大兴趣.基于亚毫米尺度金属包覆波导,已经实现了一些具有良好光学特性和实用价值的导波光电子器件.该文用一阶微扰理论对亚毫米尺度金属包覆波导中的超高阶导模的损耗性质进行了详细的研究,发现超高阶导模在波导中的传输损耗随着光入射角度的减小而急剧增大,也即随着其模序数的增大而增大,并且导波层的厚度越大,其超高阶导模的传输损耗越小.

基于金属包覆波导结构的电光调制器的研究

文章提出了一种基于自由空间耦合技术的电光调制器。入射光直接入射到作为耦合层的上层金属膜表面,通过改变外加电场的场强,控制入射光耦合进导波层的能量,从而改变反射光的强度,实现电光调制。该类调制器具有插入损耗小、响应速度快、稳定性高和成本低廉等诸多优点。与传统的棱镜耦合方式的聚合物电光调制器相比,自由空间耦合技术的引入使此类电光调制器结构更加紧凑、更易于阵列化集成。

对称金属包覆波导吸收传感理论分析

利用一阶微扰理论,详细推导了对称金属包覆波导中本征损耗和辐射损耗的解析公式,并数值计算了2个不同上层金属膜厚度时,衰减全反射谱反射率的最低点随样品介电常数虚部的变化情况。当样品介电常数虚部增大时,若上层金属膜厚度小于临界厚度,反射率最低点会先减小再增大;若上层金属膜大于临界厚度,反射率最低点会一直增大。基于这些变化特点,提出了一种基于反射率最低点变化的吸收传感方法,理论表明此方法比表面等离子波吸收传感器的灵敏度高两个数量级。

饮用水中痕量锰的空芯金属包覆波导检测

结合改进的显色方案,利用空芯金属包覆波导结构,测量饮用水中锰的痕量质量浓度.由于波导超高阶导模的高灵敏度,作为波导导波层的锰溶液消光系数的微小变化可导致反射率极小值的显著改变.而锰溶液消光系数与浓度密切相关(折射率虚部).模拟计算的结果显示该方案的检测分辨率可达到Δκ=1.0×10^(-6).

基于金属包覆波导结构的纳米间隙测量研究

利用棱镜和金属膜组成Kretschmann模块,有机膜、金属膜和玻璃片组成衬底模块,当两个模块相互靠近时,就会构成以纳米空气间隙和有机膜为导波层的双面金属包覆波导结构。双面金属包覆波导结构中激发的导模共振的共振角与纳米空气间隙厚度之间呈线性关系,当选择其中一个模式的反射率曲线为探测信号时,就可通过测量其共振角的变化实现纳米空气间隙厚度的测量。数值模拟计算结果表明,这种结构可以实现0~100 nm范围内空气间隙厚度的测量,测量分辨率可达1 nm。

基于亚毫米尺度金属包覆波导的脉冲展宽

利用自由空间耦合技术,用超短脉冲激发亚毫米尺度对称金属包覆波导中的超高阶导模,提出一种脉冲展宽的新方法。由于超高阶导模的强色散性质,经过短距离的传输,即可使脉冲宽度迅速展宽。理论分析表明,1 ps的光脉冲在光波导中传输毫米量级距离后,脉冲展宽因子可达到1000倍。

基于金属包覆磁性波导结构的磁光Bragg器件特性分析

使用金属包覆磁性波导中的磁光耦合理论分析了静磁表面波与导波光在金属/电介质/钇铁石榴石/钆镓石榴石结构中的磁光共线作用,讨论了金属覆层和斜向场对磁光模式转换效率的影响。计算表明,金属包覆波导可以提高磁光作用,通过调节金属覆层与磁性薄膜间距得到了比空气/钇铁石榴石/钆镓石榴石的传统三明治波导情形高8.7dB的模式转换效率;而同时优化偏置磁场方向和金属包覆波导参数,模式转换效率可以进一步提高5.25dB。因此,金属包覆波导可以用于提高磁光Bragg器件性能,在微波和光信息处理等方面具有广阔的应用前景。

金属包覆聚合物平板波导的微扰分析

用理想波导耦合模理论为基础的微扰方法分析金属包覆聚合物平板波导，谁得波导传播常数的近似解。经数值计算，分别求得传播常数的正确解与近似解，二者相比较，证明近似解具有较高的精确度。从而将求解金属包覆聚合物波导本征值方程的复杂复数运算简化成实数运算。

金属包覆四层平板波导色散方程的建立与分析

给出各种情况下金属包覆四层平板波导的色散方程及其复数传播常数的高级近似解。

金属包覆多层ATR生物传感器的理论研究

利用衰减全反射 (ATR)方法进行角度探测 ,通过改进传统传感器只用单层金属膜激发表面等离子波 (SPR)进行探测的结构设计 ,利用金属包覆波导代替原来的单层的金属膜结构 ,并从理论上分析了和计算了金属包覆多层ATR生物传感器的检测机理 ,从而为研制高灵敏度、高解析力的ATR生物传感器提供了理论依据。

电压调控多种金属膜波导特性研究

采用自由空间耦合的方法,激发双面金属包覆波导中的超高阶导模,通过在双面金属包覆介质波导的两个金属膜上加不同的电压,改变导波层铌酸锂的厚度和折射率,得到不同参数下的衰减全反射谱,从而验证超高阶导模的偏振不灵敏性及对导波层厚度和折射率十分灵敏的特殊性质,实验结果与理论相吻合。比较相同条件下反射率的变化,得到铝包覆波导的灵敏度要高于金包覆波导。所得结果对集成光电子器件的研制有一定的参考价值。

光波导传感器灵敏度的理论与实验研究

本文导出了共振模光学传感器灵敏度的统一公式,研究表明:统一的解析公式物理意义非常清晰,公式表明提高该类传感器灵敏度的两项主要措施分别为增大样品区域的光功率以及采用超高阶导模为探针。通过数值模拟比较了表面等离子共振、长程表面等离子共振和液芯金属包覆波导传感器的灵敏度,计算表明液芯金属包覆波导的灵敏度至少高出长程等离子共振波导1个量级以上。实验上对大肠杆菌低浓度的探测极限可以达到100 cfum L-1,理论与实验吻合的较好。

双面金属包覆介质波导的直接耦合方法

根据双面金属包覆介质波导的特殊性质 ,提出了一种新的波导耦合方法 ,这种技术在不用棱镜、光栅和其它元件的情况下 ,可使光能从金属表面直接耦合进波导。

双面金属包覆介质波导模序数的判别方法

在双面金属包覆介质波导中 ,随着介质层厚度的变化 ,会出现TM0 模与TM1 模的分离和简并两种状态 ,从而影响衰减全反射 (ATR)谱中模序数的确认。通过对金属波导的理论分析和实验研究 ,提出了三种模序数确认方法 :本征角计算法、吸收峰全峰半宽比较法和吸收峰峰间距比较法 。

基于古斯-汉欣位移效应的波长传感研究

利用双面金属包覆波导在导模共振激发时对古斯-汉欣位移具有极大的增强效应来实现激光波长微小变化的监测.双面金属包覆波导由上层金膜、导波层和下层金膜组成.当导波层厚度为亚毫米尺度时,应用自由空间耦合技术使入射的激光以小角度入射,在满足相位匹配的条件下激发超高阶导模.理论研究表明,当波导的辐射损耗等于本征损耗时,反射光的侧向位移可达到数百微米,并且此时激发的超高阶导模对波长具有极强的色散能力.通过测量反射光的侧向位移可实现对激光波长变化的实时探测,且具有很高的灵敏度.同时,实验中探测信号只与光束位置相关,可有效避免因光源输出光强的波动带来的干扰.实验测量结果表明对激光波长在859nm附近的分辨率可达到0.2pm.