MIM波导内嵌金属板结构Fano共振传感特性
CSTR:
作者:
作者单位:

(桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004)

作者简介:

覃祖彬(1998-),男,硕士研究生,主要研究方向为光电子器件;

通讯作者:

中图分类号:

TN256

基金项目:

国家自然科学基金项目(61805053);国家大学生创新创业训练计划资助项目(202010595018).通信作者:孙堂友E-mail:suntangyou@guet.edu.cn.


Sensing Characteristics of Fano Resonance in MIM Waveguide with Embedded Metal Plate Structure
Author:
Affiliation:

(Guangxi Key Lab. of Precision Navigation Technol. and Application, Guilin University of Electronic Technol., Guilin 541004, CHN)

Fund Project:

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    摘要:

    基于法诺(Fano)共振传感特性,提出了一种金属-介质-金属(MIM)波导耦合矩形腔结构,目的是为了实现高灵敏度、高可靠性的折射率传感检测。通过耦合模理论和有限元数值模拟仿真,分析了矩形腔中有无内嵌金属板两种结构的Fano透射光谱特征,并且进一步优化了矩形腔内嵌金属板结构参数,最后阐明了结构参数对其传感特性的内在影响。结果表明,当入射光以TM模式入射到矩形谐振腔时,会形成两个Fano模式共振峰:第一种模式的品质因数(FOM)达9.4×104,灵敏度为700nm/RIU;第二种模式的FOM达8.4×103,灵敏度为1200nm/RIU。研究结果表明此结构设计实现了双Fano峰检测,同时各个模式品质因数都很高,这为高性能微纳光学折射率传感器的设计提供了一定的理论参考依据。

    Abstract:

    In order to achieve highly sensitive and reliable sensing detection of refractive index, a metal-insulator-metal (MIM) waveguide coupled rectangular cavity structure is proposed based on sensing performance of Fano resonance in this paper. With the help of theoretical analysis of the coupling mode and the numerical simulation by the finite element method, the Fano transmission spectral characteristics of the rectangular cavity with and without embedded metal plate are analyzed. And the parameters of the designed rectangular cavity embedded metal plate structure are optimized further. Finally, the influence of structural parameters on its sensing characteristics is discussed. The results show that two Fano mode resonant peaks are formed after light is incident into the rectangular resonant cavity with TM mode. In the first mode, the FOM is 9.4×104 and the sensitivity is 700nm/RIU; in the second mode, the FOM is 8.4×103 and the sensitivity is 1200nm/RIU. The results indicate that bimodal detection can be achieved in this structure and a high quality factor can be achieved also in each model, which provides a theoretical basis for the design of high performance micro/nano optical refractive index sensor.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

覃祖彬,肖功利,周嗣童,蓝进京,孙堂友,邓艳容. MIM波导内嵌金属板结构Fano共振传感特性[J].半导体光电,2023,44(1):76-80. QIN Zubin, XIAO Gongli, ZHOU Sitong, LAN Jinjing, SUN Tangyou, DENG Yanrong. Sensing Characteristics of Fano Resonance in MIM Waveguide with Embedded Metal Plate Structure[J].,2023,44(1):76-80.

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  • 收稿日期:2022-10-17
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  • 在线发布日期: 2023-04-07
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