波导型钯(Pd)膜氢传感器数值模拟及优化

基于离子交换波导的集成型器件是氢敏传感器中很有发展潜力的一种. 传感区域由离子交换波导及其表面的金属钯膜组成, 通过有限差分法（FDM）计算了这种波导结构中的导模及表面等离子模的模场分布, 分析了其传播特性与钯膜光学常数的关系, 并结合束传播方法（BPM）对钯膜的厚度进行了优化, 使其具有最高的灵敏度.     

基于平面波导激励的修正长程表面波的传感器研究

为了解决传统的强度检测型波导激励的表面等离子体共振传感器灵敏度不高的缺点,研究平面波导激励的介质膜-金属-被测介质的可激发修正的长程表面等离子体波结构。采用离子交换的方法制备折射率可用费米函数拟合的平面波导,研究了离子交换时间对平面波导的模数及等效折射率等特性的影响,为激励波导的优化设计提供有效依据。采用制备的平面波导激励介质膜-金属-被测介质的非对称结构,研究金属材质、介质膜厚和金属膜厚等因素对修正的长程表面等离子体波特性的影响,对被测溶液的折射率进行检测。实验结果表明,其灵敏度为传统的强度检测型表面等离子体共振传感器的6倍,并且具有较好的线性关系。     

表面等离子共振金/钯复合膜氢敏传感器

提出了一种新颖的钯(Pd)/金(Au)复合膜表面等离子共振氢敏结构,与单一Pd膜氢敏传感器相比,具有可靠性好、灵敏度高和响应度大等特点。利用表面等离子共振理论建立了Au/Pd复合膜氢敏传感器的数学模型,并对Au/Pd复合膜氢敏传感器的灵敏度进行了数值模拟。数值模拟结果表明:基于Au(2nm)/Pd(20nm)复合膜氢敏传感器所获得的最佳灵敏度比单一Pd(20nm)膜氢敏传感器提高了49 4%。     

棱镜耦合法测量掺杂波导模折射率中的误差分析

讨论了棱镜耦合法测量离子交换掺Er-Yb平面光波导中传播模式的模折射率实验中的误差与不确定度,模折射率误差由耦合棱镜折射率与底角及同步入射角误差决定，得出了测量模折射率不确定度的传递公式,作为实例．用Ag^＋-Na^＋离子交换技术,在285℃下交换15min．得到了Er-Yb共掺磷酸盐玻璃平面波导，给出了波导模折射率（@632．8nm）及不确定度。     

集成光学 光波导参数测试

TN252 2005031939 渐变折射率波导表面折射率的确定=Determination of surface index of graded-index waveguides[刊,中]／付国兰 (上海交通大学物理系．上海(200240)),曹庄琪…∥光学 学报．-2005,25(2)．-161-164 单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导 基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。 利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中 的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实     

基于离子交换条波导的生物溶液浓度传感研究

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法,给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件,导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解,拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决,样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上,试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构,验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液,最低检测限为0.1 μM,实现了低浓度微量测试,验证了条波导传感机制的有效性.     

基于金属-介质-金属多层膜结构的空芯光纤折射率传感器

提出了一种新型的基于金属-介质-金属的多层膜结构的空芯光纤折射率传感器,通过建立光学模型计算了该传感器的传输光谱。对介质膜材料分别为二氧化硅、环烯烃聚合物和碘化银时的传感器性能进行了分析。当空芯光纤内部检测液体折射率处于不同范围时,所设计的传感器分别利用导模共振、表面等离子体共振以及波导耦合表面等离子体共振的原理进行传感。相比于传统的空芯光纤传感器,所提的传感器不仅检测范围超大(1.3~1.64,几乎覆盖了全部液体介质的折射率)而且品质因数提高了一倍。     

掺铒玻璃波导放大器中抽运光信号光重叠因子分析

通过分析掺铒(Er3 )玻璃波导放大器(EDWA)的放大增益机理,提出抽运光与信号光光模场分布之间的归一化重叠积分因子(Γ),并引入到掺铒波导放大器增益模拟计算中,使理论模型更切合实际。以Ag -Na 二次离子交换工艺制作的具有埋入型渐变折射率分布的掺铒波导放大器为例,采用数值方法模拟了条形波导截面上的二维折射率分布及抽运光、信号光的光模场分布。计算了不同工艺参量设置下的Γ大小,讨论Γ对放大器增益的影响。结果显示,在二次离子交换制作过程中设置适当工艺参量优化折射率分布,能有效改善波导中抽运光与信号光光模场分布之间的重叠因子,提高掺铒波导放大器的增益。计算结果显示,在一定条件下,Γ从0.5增至0.8,每厘米长度掺铒波导放大器的放大增益可提高近1.5 dB。     

共面蝴蝶结混合表面等离子体波导模式特征研究

基于传统纵向蝴蝶结混合表面等离子体波导(BTHPW),提出一种共水平面BTHPW集成光波导结构,是由半导体硅肋和金属Ag肋两种波导对放在一个SiO_2基底面上构成,采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟,分析该波导传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何尺寸的变化规律。结果表明,该波导模式具有传播损耗较小同时又较强光限制能力的特点,最长传播距离可达108μm,最小有效模面积可达λ~2/3000左右。该波导结构制作工艺简单,并可应用于高灵敏度折射率传感器和微纳米光子集成器件等领域。     

BK7玻璃保护层掺钕磷酸盐玻璃波导特性

实验研究了基于KNO3稀释AgNO3混合熔盐离子交换法制备的镀有BK7玻璃保护层的N31型掺钕磷酸玻璃平面波导。采用棱镜耦合技术测试了其波导的有效折射率,应用IWBK方法拟合了其折射率分布。实验结果表明:在一定的扩散时间(5～7h)和交换温度(360～380℃)范围内,KNO3与AgNO3混合熔盐比对波导制备的影响起主导作用,引起的表面折射率的变化可达到0.025;BK7玻璃保护层对热离子交换掺钕磷酸盐玻璃表面起到了很好的保护作用,获得了良好的导模传输特性,其光传输损耗约为0.9dB/cm。     

一种新的光纤Bragg光栅氢气传感器制作方法

为了实现高温高湿环境下氢气浓度稳定准确的检测,提出了一种新的光纤布拉格光栅(FBG)氢气传感器制作方法.首先,在FBG表面自聚合组装聚多巴胺涂层,并将组装成的涂层用于吸附氯化钯溶液中的钯离子、形成钯核,以增强钯核在光纤表面的黏附强度.其次,利用还原剂为钯离子提供还原位点,将钯核生长为致密的钯膜.再次,在钯膜表面涂覆一层...     

带有开口方环谐振腔的MIM波导的Fano谐振特性研究

本文设计了一种支持Fano谐振传输特性的金属-介质-金属(MIM)型表面等离子体光波导结构,该结构由带有枝节谐振腔的直波导和一个开口方环谐振腔组成。利用数值方法详细研究了Fano谐振传输特性对几何参数的依赖关系,并通过时域耦合模理论(CMT)对给定参数条件下的传输谱进行了拟合验证。同时,也对该结构在折射率传感器方面的应用进行了研究,通过计算介质折射率变化引起的Fano谐振峰的波长变化可以发现,传感器的灵敏度高达1500nm/RIU,品质因子超过1800。这种表面等离子体光波导结构在光子器件集成及纳米滤波器、快速光开关以及折射率传感器等领域有一定的应用前景。     

基于光波导光模光谱的固液界面受体配体反应动力学研究

为了探讨血管内皮细胞生长因子和其受体作用的动力学特征,在3-氨基3-乙氧基硅烷修饰的光波导传感器芯片表面通过戊二醛将血管内皮细胞生长因子固定,用光波导光模光谱法对溶液中的血管内皮细胞生长因子受体与固定化血管内皮细胞生长因子作用的反应动力学进行了研究。通过对不同浓度的受体分子的在线结合、解离的光波导光模光谱数据的分析,拟合出相应的结合、解离反应速率常数分别为6.86×105L.(mol.s)-1和1.15×10-3s-1。结果表明,非标记的光波导光模光谱法适用于高效、准确的受体配体作用反应动力学特征测量,所建立的基于光波导光模光谱技术的体外研究模型,是相关药物的开发和作用机理研究的方便快捷的平台。     

Mach-Zehnder波导中TM波的FD-BPM分析

M-Z结构波导是许多集成光学器件中的重要组成单元。本文结合辐射透明边界条件(TBC)，由Maxwell方程导出了TM模有限差分光束传播法(FD-BPM)基本方程．用FD—BPM法系统地模拟了M-Z波导结构中TM模的传播情况，并着重对其结构进行了优化设计．取得了二维情况下的最佳尺寸。研究结果表明，该法在模拟分析集成光学中具有的有效性、方便性和优越性，为实际的设计制作提供了很好的模拟依据。     

纳米金属肋混合表面等离子体波导模式特性分析

基于传统混合表面等离子体波导,提出了一种半导体纳米线和纳米金属肋混合的表面等离子体波导.采用有限元法对其模式特性进行了数值模拟,研究了该波导的有效折射率、传播损耗、归一化模场面积等特性随波导几何尺寸的变化规律,分析了该混合波导的增益阈值.结果表明:该波导具有较低的传播损耗和较强的光场限制能力,并且混合模式的最小模面积仅为0.001 52μm2.     

包层调制的聚合物电光调制器及其理论分析

器件损耗偏高是当前聚合物电光调制器的研究中需要解决的问题之一。在调制器的插损之中,波导传播损耗(包括吸收和散射损耗)的贡献举足轻重。特别是在追求高电光系数的材料同时,传播损耗也将会不可避免地增加。如何改善器件的损耗是聚合物调制器实用化的一个重要课题。为此提出了一种在波导包层中调制光波的设想。理论分析表明,这种方法能够大幅度降低波导传播性能,因而有助于改善器件损耗。由于包层中光波强度比芯层中要弱,因此在包层中调制光波会引起场—模交叠因子的弱化,但是优化计算发现,通过调节波导的尺寸尤其是芯层厚度可以控制交叠因子使其弱化程度降低到最小,在最优的情况下,场一模交叠因子可达0．89。随着波导传播损耗的降低,器件调制区的长度可以做得更长,有助于进一步降低器件的半波电压。     

离子交换聚合物固定三联吡啶钌电玫化学发光传感器的研究进展

将可电化学再生的电致化学发光试剂-三联吡啶钌固定于电极表面制备得到可再生的电致化学发光(ECL)传感器.综述了近年来使用离子交换聚合物膜固定三联吡啶钌ECL传感器的研究进展,简要介绍了不同离子交换聚合物的固定方法及其相关的应用情况.同时展望了该领域未来的发展方向和前景.     

(Al)GaAs/AlGaAs周期光波导中的等幅基模

本文应用周期介质光波导的模场分布函数和特征方程分析了(Al)GaAs/AlGaAs周期光波导中结构参量及介质折射率对模场分布形状的影响,研究了波导中形成等幅基模的条件,讨论了相应参量的优化选择。     

基于声表面波的氢气传感器*

将钯基材料对氢气分子的特异选择性吸附能力与声表面波的快速响应特点相结合,可实现一种快速、高灵敏和低功耗的氢气检测与报警技术。传感器由双通道差分式振荡器与沉积在传感器件表面的声表面波传播路径上的钯基气敏薄膜组成。为提升传感器响应速度,该文探讨了采用钯镍合金薄膜与钯铜纳米线作为气敏材料的氢气传感器响应特性,通过对气敏材料制备方法及参数的优化,研制了两种沉积不同钯基气敏材料的氢气传感器件,并对其性能进行了评测。实验测试结果表明:钯铜纳米线气敏材料由于具有大体积表面积比和多孔结构,大幅提高了SAW氢气传感器响应速度,针对浓度为10%、4%以及0.5%的氢气响应时间可达～2s。     

介质加载型表面等离子体波导中发光粒子的自发辐射特性

研究了介质加载型表面等离子体(DLSPP)波导中发光粒子的自发辐射特性。通过经典偶极子近似,给出了发光粒子在SPP波导任意位置处的自发辐射速率与自发辐射耦合成表面等离子体(SPP)导波模概率的计算方法;采用有限元法(FEM)模拟计算了单模DLSPP波导中若丹明6G(R6G)发光粒子的自发辐射速率和自发辐射耦合成SPP模式的概率。模拟结果表明,在DLSPP波导中,当发光粒子距金属界面较近时,自发辐射速率大幅增强,当远离金属界面时,自发辐射速率降低并趋于真空中的值;同时,DLSPP波导中发光粒子自发辐射耦合成SPP模式的概率也与其位置相关,当处在波导截面中心位置时,自发辐射耦合成SPP导波模的概率可高达70%。基于上述模拟结果,指出通过优化发光粒子在截面上的掺杂分布,可以提高截面上平均粒子数反转度,也可以提高截面上发光粒子自发辐射耦合成SPP导波模的总效率。