二维光子晶体迈克耳孙干涉仪传感器：高灵敏度与自准直特性

"基于迈克耳孙干涉仪的二维光子晶体传感器" 这篇论文详细探讨了一种创新的传感器设计，该传感器利用二维光子晶体结构和迈克耳孙干涉原理。迈克耳孙干涉仪是一种经典的光学设备，常用于测量光的相位变化，通过将光束分为两路并使其相互干涉来实现这一目的。在此基础上，研究人员引入了二维光子晶体，这是一种具有周期性结构的材料，其光学性质取决于晶格的排列。 在光子晶体内部，他们设立了一个特定的传感区域，该区域的折射率可以被改变。当折射率发生变化时，它会直接影响通过该区域的一路光的相位，导致干涉后的输出光束能量变化。这种变化可以被监测，从而实现对传感参数的高精度检测。 论文中提到了平面波展开法，这是一种计算光在光子晶体中传播特性的方法，通过这种方法，研究人员确定了适合自准直效应的光频率范围。自准直效应使得光在没有额外引导结构的情况下仍能直线传播，简化了传感器的设计。此外，时域有限差分法被用来分析传感器的灵敏度，结果显示最高可达120纳米/RIU（折射率单位），这是一个相当高的灵敏度。 该传感器的一个关键优点是它完全依赖于自准直导光，无需构造复杂的缺陷波导，这极大地降低了制造工艺的复杂性和成本。对于1.55微米的中心工作波长，传感器的尺寸仅为几十微米，表明了其微型化的潜力。通过添加分束器，该传感器可以实现并行化，提高探测效率，适用于大规模传感器网络的应用。 这项工作展示了光子晶体在精密传感领域的应用潜力，特别是在微小尺寸和高灵敏度方面。通过结合迈克耳孙干涉原理和二维光子晶体的特性，研究人员成功地设计出一种新型的、对制造工艺要求较低的传感器，为未来光学传感器的发展提供了新的思路和可能性。