项目名称: 二维光子晶体与光纤微纳集成结构的控光机理及其传感性能研究

项目编号: No.61501053

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 杨大全

作者单位: 北京邮电大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 随着体域网技术的研究深入,服务于人体健康的可穿戴、可植入监护设备已经出现,作为核心元件,超紧凑高灵敏度微纳集成传感器符合未来传感网络对人体健康信息进行实时性准确监测的应用需求。目前,新型光子晶体微纳传感器具备巨大性能潜力和集成优势,在高性能微纳感知检测应用研究领域备受关注。针对这一关键技术,本项目以二维光子晶体与光纤微纳集成结构为研究对象,从光子晶体能带结构和导模特性入手,重点分析位于能带结构光锥区域内的传导模式与光子晶体结构垂直方向上的辐射模式之间的耦合共振现象,深入研究二维光子晶体与光纤微纳集成结构的控光机理和传感机制。在此基础上,设计提出基于二维光子晶体与光纤微纳集成结构的新型传感器结构模型;并通过数值模拟仿真和实验测试,对其传感性能进行数值分析和评估验证,为新型光子晶体微纳传感器在面向未来传感网中的应用前景和性能潜力评价提供有力参考。

中文关键词: 光子晶体;微纳集成传感器;光纤;耦合共振;控光机理与传感机制

英文摘要: With the advanced research on body area network technology, wearable and implantable monitoring devices for human health have emerged. As the core component for future sensor networks, integrated micro-and nano-sensors with ultra-compact footprints and high sensitivity could meet the requirements of accurately monitoring human health information in real-time. Recently, novel photonic crystal micro- and nano-sensors with high detection performance have attracted great attention due to high potential in system performance and advantages in device integration. The goal of this project is to realize high-performance integrated micro- and nano-sensors that combines optical fibers with two-dimensional photonic crystals. By calculating the band structure and the guided-mode characteristic of photonic crystals, coupled resonant phenomena between the guided-modes within light-cone and external radiation modes in the vertical direction of photonic crystals will be analyzed. Light-controlling mechanisms and sensing performance of the aforementioned optical sensing system will be studied. Then, the structural model of novel sensors based on fiber-integrated photonic crystals will be proposed and designed. By means of theoretical simulation and experimental test, the proposed novel sensor performance will be analyzed, evaluated and verified, which could provide a powerful reference for its application prospects and potential performance in the future sensor network.

英文关键词: Photonic crystals ;Integrated micro-nano sensor;Optical fiber;Coupling resonance;Light-controlling mechanism and sensing performance

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