基于CRIT效應(yīng)環(huán)形微腔設(shè)計及仿真研究.pdf

1、隨著微納加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于環(huán)形諧振腔的光學(xué)傳感器得到了迅速發(fā)展。近年來，微環(huán)傳感器應(yīng)用到生物傳感領(lǐng)域，其高靈敏度和無標(biāo)記等特點體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢。但微加工技術(shù)限制了表面粗糙度的降低，造成了環(huán)形腔品質(zhì)因子（Quality，Q值）和傳感器分辨率無法繼續(xù)提高，阻礙了微環(huán)傳感器的進(jìn)一步發(fā)展。
　　本文結(jié)合國內(nèi)外微環(huán)諧振腔的研究現(xiàn)狀，針對微環(huán)諧振腔Q值和分辨率的改善問題，采用理論推導(dǎo)和仿真模擬結(jié)合的方法，對基于耦合誘導(dǎo)透明效應(yīng)（Coup

2、led Resonator Induced Transparency, CRIT）效應(yīng)的微環(huán)諧振腔傳感器進(jìn)行深入研究。旨在依據(jù)理論，通過仿真和數(shù)據(jù)處理，設(shè)計雙環(huán)結(jié)構(gòu)提高傳感器的性能，確定雙環(huán)傳感器結(jié)構(gòu)的最優(yōu)參數(shù)，并應(yīng)用其設(shè)計基于微環(huán)的生物傳感器。
　　本文介紹了基于回音壁模式（Whispering-gallery modes，WGM）微環(huán)諧振腔的基本理論和性能指標(biāo)。應(yīng)用回音壁模式基本理論對單環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了公式推導(dǎo)和傳輸特性分析，重點

3、分析了單環(huán)結(jié)構(gòu)過耦合、欠耦合和臨界耦合三種諧振狀態(tài)及其產(chǎn)生原理，分析了單環(huán)雙波導(dǎo)結(jié)構(gòu) Drop（D）端和Through（T）端的輸出光譜。
　　依據(jù)單環(huán)的理論基礎(chǔ)，對串聯(lián)雙環(huán)和并聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析研究。介紹了串聯(lián)和并聯(lián)雙環(huán)結(jié)構(gòu)傳感器的基本理論，并推到其輸出譜線的公式。通過Mathematics軟件對影響輸出譜線的各個參數(shù)進(jìn)行仿真和數(shù)據(jù)分析，分別確定了實現(xiàn)串聯(lián)雙環(huán)諧振分離和并聯(lián)雙環(huán)CRIT效應(yīng)最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　根據(jù)仿真確定