本书以微纳光学传感机理与技术为基础，系统总结了作者十余年来在微纳光学传感领域的研究成果。内容涵盖各类基于表面等离子体谐振（SPR）波导、定向耦合器、马赫-泽德干涉仪（MZI）与光子晶体的新型传感器件及技术的仿真、设计和应用方案。这些微纳光学传感机理的提出拓展了一些崭新物理现象的应用领域。同时，这类具有新型物理机理的微纳光学传感技术能够实现传统光学传感器件无法达到的高灵敏度、高灵活性、低成本和小型化。
样章试读
目录
- 目录
第1章 绪论 1
1.1 表面等离子体共振简介 1
1.2 SPR传感技术的研究 4
1.2.1 SPR传感的原理 4
1.2.2 SPR传感的检测方式 4
1.2.3 SPR传感的研究与应用 6
1.2.4 SPR波导传感技术的研究意义 7
第2章 SPR波导传感器件设计理论基础 8
2.1 SPR的激发方式与色散关系 8
2.2 仿真方法 10
2.2.1 转移矩阵法 10
2.2.2 有限元法 13
2.3 灵敏度分析 15
2.4 本章小结 16
第3章 光自旋霍尔效应 17
3.1 光自旋霍尔效应的研究背景及意义 17
3.2 光自旋霍尔效应的研究进展 18
3.2.1 光自旋霍尔效应的简介 18
3.2.2 光自旋霍尔效应的研究进展 19
3.3 磁光光自旋霍尔效应的检测方法 20
3.3.1 光自旋霍尔效应的弱测量放大装置 20
3.3.2 光自旋霍尔效应的弱测量放大原理 21
第4章 磁光光自旋霍尔效应的理论和实验研究方法 23
4.1 磁光光自旋霍尔效应简介 23
4.2 磁光光自旋霍尔效应反射系数的计算方法 24
4.2.1 磁光转移矩阵法 24
4.2.2 磁光光自旋霍尔效应的有限元法 28
4.3 磁光光自旋霍尔效应自旋横移的计算方法 30
4.4 磁光光自旋霍尔效应传感的灵敏度分析 31
4.5 本章小结 32
第5章 多层光波导折射率传感 34
5.1 基于金属-绝缘体-金属波导的折射率传感 34
5.2 基于模式干涉的五层平板波导折射率传感 39
5.2.1 引言 39
5.2.2 设计分析方法 39
5.2.3 仿真结果及讨论 41
5.2.4 传感特性 42
5.3 用于甲烷检测的一维光子晶体磁等离子体传感 44
5.3.1 引言 44
5.3.2 模型和模拟方法 45
5.3.3 仿真结果及讨论 47
5.4 基于双负材料棱镜-波导耦合系统的折射率传感 50
5.4.1 引言 50
5.4.2 模型与理论分析 51
5.4.3 仿真及讨论 52
5.5 各向异性超材料金属包层光波导传感器 55
5.5.1 引言 55
5.5.2 模型与分析 56
5.5.3 仿真结果及讨论 57
5.6 本章小结 60
第6章 基于光波导器件的折射率传感 62
6.1 基于硅波导的定向耦合折射率传感器 62
6.2 基于硅波导热光检测机理的定向耦合生物传感器 68
6.2.1 生物传感机理、理论分析和计算结果 69
6.2.2 仿真结果与分析 71
6.2.3 制作方法及系统等效电路 73
6.3 基于绝缘体上硅薄膜(SOI)波导热光效应的MZI折射率传感器 75
6.3.1 引言 75
6.3.2 传感机理、理论分析与讨论 76
6.4 基于混合硅/聚合物波导的MZI折射率传感 79
6.4.1 引言 79
6.4.2 传感模型及电路设计 80
6.5 本章小结 84
第7章 磁光表面等离子体波导的传感特性研究 85
7.1 磁光表面等离子体共振简介 85
7.1.1 磁光效应 85
7.1.2 磁光表面等离子体共振 87
7.2 掺铈钇铁石榴石MOSPR波导的传感特性研究 89
7.2.1 掺铈钇铁石榴石MOSPR波导的结构设计 89
7.2.2 掺铈钇铁石榴石MOSPR波导的传感性能测试 91
7.3 基于磁光Tamm态的磁光波导的传感特性研究 94
7.3.1 磁光Tamm态简介 94
7.3.2 磁光Tamm态波导的传感结构设计 95
7.3.3 磁光Tamm态波导的传感性能分析 100
7.4 本章小结 102
第8章 SPR增强光自旋霍尔效应及其传感特性 103
8.1 光自旋霍尔效应的弱测量 103
8.1.1 光自旋霍尔效应的弱测量实验 103
8.1.2 光自旋霍尔效应的弱测量放大原理 104
8.2 含石墨烯-MoS2异质结波导的SHEL传感特性研究 106
8.2.1 含石墨烯-MoS2异质结波导的SHEL传感结构设计 107
8.2.2 含石墨烯-MoS2异质结波导的SHEL传感性能分析 109
8.3 太赫兹石墨烯波导的传感特性研究 112
8.4 本章小结 116
第9章 表面等离子体共振增强的磁光光自旋霍尔效应 117
9.1 表面等离子体共振简介 117
9.2 基于磁光双金属薄膜的磁光光自旋霍尔效应的结构设计 118
9.3 仿真计算及结果分析 120
9.3.1 仿真计算 120
9.3.2 仿真结果分析 123
9.4 基于表面等离子体共振增强的磁光光自旋霍尔效应折射率传感设计 125
9.5 本章小结 127
第10章 磁光光自旋霍尔效应的液体折射率传感 128
10.1 磁光光自旋霍尔效应液体折射率传感系统的仿真设计 128
10.1.1 磁光传感芯片的材料与结构设计 128
10.1.2 传感系统最佳参数的优化 129
10.2 磁光传感芯片样品的制备 132
10.3 磁光光自旋霍尔效应的液体折射率传感实验 133
10.3.1 磁光光自旋霍尔效应的实验光路及优化 133
10.3.2 磁光光自旋霍尔效应液体折射率传感实验结果及误差分析 135
10.4 基于磁光介质薄膜中的光自旋霍尔效应的磁场传感 137
10.4.1 样品结构与参数选择 137
10.4.2 仿真分析及磁场传感 138
10.4.3 实验验证 141
10.5 本章小结 143
第11章 热光效应调控的磁光光自旋霍尔效应及其传感特性 145
11.1 热光效应器件及热光相变材料简介 145
11.1.1 热光效应器件简介 146
11.1.2 热光相变材料简介 146
11.2 热光光自旋霍尔效应的实验设计 147
11.3 热光光自旋霍尔效应实验及结果分析 149
11.3.1 热光光自旋霍尔效应实验 149
11.3.2 热光光自旋霍尔效应实验结果分析 150
11.4 基于磁光-热光二维调控的光自旋霍尔效应及其传感设计 152
11.5 本章小结 154
第12章 基于光自旋霍尔效应的手性分子鉴别方法 156
12.1 手性分子简介 156
12.2 基于一维光子晶体的手性分子鉴别方法 156
12.2.1 结构设计原理 156
12.2.2 TiO2(Si Al2O3 Si)4 TiO2 161
12.2.3 Al2O3(SiO2 TiO2 SiO2)7Al2O3 162
12.2.4 SF11(MgF2 TiO2MgF2)6 SF11 162
12.2.5 结果分析及优化 163
12.3 基于磁光薄膜的手性分子传感 164
12.3.1 引言 164
12.3.2 理论分析 165
12.3.3 仿真和实验 167
12.4 本章小结 172
参考文献 174
京公网安备 11010102004214号