基于异构的拓纳米光子传感器的性能分析
Amit Kumar Goyal1, Ajay Kumar2, Yehia Massoud3
1Innovative Technologies Laboratories (ITL), King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), 23955, Thuwal, Saudi Arabia. amit.goyal@kaust.edu.sa.
Scientific reports
|November 8, 2023
概括
一个新的拓纳米光子结构提供了增强的传感能力. 这种异构结构的设计实现了高灵敏度和优越的优点数字,用于折射率传感应用.
科学领域:
- 拓纳米光子学 拓纳米光子学
- 光子晶体设备的光子晶体设备.
- 有光学传感器的感应器.
背景情况:
- 传统的光学传感器在灵敏度和性能方面存在局限性.
- 光子晶体中的拓效应为设备应用提供了独特的特性.
- 异构结构设计可以增强感应的光物质相互作用.
研究的目的:
- 为改进传感提出和分析基于异构的拓纳米光子结构.
- 为了证明拓界面状态和空腔共振的激发.
- 评估传感性能,包括灵敏度,Q因子和功绩数字.
主要方法:
- 通过连接不相似的1D光子晶体与重叠的带隙来设计异构结构.
- 优化结构参数以实现相反的Zak阶段和拓接口状态.
- 通过引入一个缺陷层并分析模式激发,形成一个拓腔.
- 通过使用透的分析物进行分析计算来评估传感性能.
主要成果:
- 强大的拓接口状态激发在1737nm和腔共振在1659nm.
- 获得的平均灵敏度为774 nm/RIU,Q系数为5.2 × 10^4,FOM为2.6234 × 10^4 RIU^-1.
- 与传统的Fabry-Perot共振器相比,显著改善:灵敏度提高了92%,Q因子提高了98%,FOM提高了206%.
结论:
- 拟议的拓腔结构在1.3-1.6.6的折射率范围内表现出极好的传感能力.
- 该设计提供了诸如高灵敏度,Q因子和优点图等优势.
- 简单的制造和表征过程促进了高度敏感的平面纳米光子设备的开发.
