基于双面金属包覆光波导的传感器温度特性研究及实验验证

作     者：罗雪雪 陈家璧 胡金兵 梁斌明 蒋强 

作者机构：上海理工大学上海现代光学系统重点实验室上海200093 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2015年第64卷第23期

页      面：139-146页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11104184 61308096) 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CB707504) 青年学者国家科学基金(批准号:61308096) 

主　　题：双面金属包覆光波导 传感器 温度特性 

摘      要：双面金属包覆波导结构(SMCW)是由一层介质波导层被两层金属膜层上下包覆的一种新型波导结构;本文基于金属层和介质层材料的热-光效应和热膨胀作用,研究了双面金属包覆波导结构的温度特性.计算分析的结果表明,金属膜层的厚度、金属的介电系数、波导层的厚度及其介电常数几乎都与温度变化成比例,同时,对双面金属包覆波导结构的波导功能起主要影响的是介质层的厚度值随温度的变化.本文分别在光谱模式和角度模式下研究双面金属包覆波导结构的反射特性,并将其应用于基于双面金属包覆波导结构的传感器,其灵敏度约为21.89 pm/K(光谱模式)和1.449×10^(-3)rad/K(角度模式).最后,本文对角度模式的模拟分析进行了实验验证,实验验证结果与模拟分析结果基本一致,实验所用SMCW样品的平均灵敏度约为0.517×10_(-3)rad/K,与模拟分析的灵敏度结果同一量级.双面金属包覆波导结构的传感器对温度非常敏感,且该结构的物理构造简单,成本低,具有非常大的潜在应用价值.