[发明专利]一种基于矩形孔晶格常数渐变的空气模一维光子晶体纳米束腔传感器

摘要

本发明涉及一种基于矩形孔晶格常数渐变的空气模一维光子晶体纳米束腔传感器。本发明在一维纳米束硅波导上，首次通过引入从腔中心到两侧晶格常数逐渐减小的矩形孔，形成空气模光子晶体纳米束腔，使得光场主要局域在低折射率区域，从而增强光与物质相互作用的时间和强度，提高传感器的灵敏度和品质因子。当两侧空气孔数分别为8个时，其品质因子高达1.27×10⁵，模式体积低至0.018(λ/n)³，灵敏度为252nm/RIU，结构尺寸仅为8μm×0.7μm(长×宽)。本发明相较于介质模纳米束腔，灵敏度大幅提高，适用于气体传感；相较与其他类型的空气模光子晶体纳米束腔(纳米束宽度渐变，孔大小渐变)，在不牺牲品质因子的情况下，其结构长度可减小一半，有利于器件的微型化和片上集成。

主权项

1.一种基于矩形孔晶格常数渐变的空气模一维光子晶体纳米束腔传感器，其中：该光子晶体纳米束腔是在一维光子晶体硅波导上，刻蚀关于波导中心对称的晶格常数渐变的矩形孔，使得光场局域到空气孔中，以实现空气模传感的光子晶体纳米束腔结构，其中硅的折射率为3.48，波导宽度为700nm，厚度为220nm，矩形孔的大小为200nm×500nm；其中，晶格常数的渐变方法为：晶格常数从中心向两侧逐渐减小，且结构关于中心孔对称，晶格常数ai＝a1‑(i‑1)2(a1‑an)/(n‑1)2,i∈[1,n],i指的是结构一侧的第i个矩形孔，ai指第i个矩形孔的晶格常数，其中a1＝500nm，an＝424nm。