一维光子晶体槽型微环谐振器：高灵敏度折射率传感器

本文主要探讨了一维光子晶体槽型微环谐振器在折射率传感方面的应用和性能提升。这种新型结构是在集成光学领域的一个创新，它利用槽型光波导的独特特性来构建光子晶体微环谐振器，其设计的关键在于利用Fano共振现象。Fano共振是一种非线性光学现象，当两种不同状态的光模式在相位上存在显著差异，在特定波长下会发生强烈的增强或衰减，从而产生高消光比。槽型波导由于其非对称性，能够增强这种非线性效应，从而提高微环谐振器的品质因子（Q-factor），即共振峰的窄度与强度的比值，这对于传感器的稳定性和精度至关重要。 通过时域有限差分法进行数值模拟，研究者发现，一维光子晶体槽型微环谐振器的品质因子达到了惊人的30950，相比于传统的微环谐振器有显著提升，提高了约4倍，这意味着它能更好地抑制噪声和外界干扰，提供更精确的测量结果。同时，消光比也达到了29.08 dB，比传统微环高出16.89 dB，这进一步增强了传感器的信号对比度，有利于探测微弱的折射率变化。 在敏感度方面，一维光子晶体槽型微环谐振器表现出极高的性能。其折射率传感器的灵敏度达到了344 nm/RIU，相比于传统结构提高了整整3倍，这意味着对于折射率单位RIU（Refraction Index Unit）的微小变化，传感器可以提供更为清晰的响应。此外，灵敏度检测的下限降低到了1.4×10^-4 RIU，这使得传感器在低折射率变化范围也能实现准确测量，拓宽了其在实际应用中的适应性。 一维光子晶体槽型微环谐振器作为一种新型的集成光学器件，凭借其卓越的Fano共振效应、高品质因子和高灵敏度，具有极大的发展潜力，特别是在精密测量、生物医学检测以及光通信等领域有着广阔的应用前景。通过精细设计和优化，这种结构有望推动光学传感器技术的进步，实现更高精度和更宽动态范围的传感性能。