研究目的
提出一种用于高灵敏度折射率传感应用的金属辅助硅条形波导设计，并将其性能与标准硅条形波导设计进行比较。
研究成果
与标准设计相比，这种提出的金属辅助硅条波导设计显著提高了灵敏度、Q因子和品质因数，使其成为高灵敏度折射率传感应用的有前途的候选方案。
研究不足
该研究受限于现有的计算资源，这可能影响模拟精度及对更大谐振器尺寸的探索能力。此外，所提出的波导设计在实际制造中面临的挑战尚未得到充分解决。
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通过引入薄金属膜增强硅条形波导环形谐振器的灵敏度
DOI：10.1109/jsen.2019.2944391
期刊：IEEE Sensors Journal
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
在这项工作中，我们提出了一种用于高灵敏度折射率传感的金属辅助硅条波导设计方案。为验证该设计的优越性，我们将其与几何结构相当的常规硅条波导进行了公平对比。该金属辅助波导结构中，金层与硅条波导之间夹有薄层二氧化硅。采用三维有限元法(FEM)模拟了这些结构的透射光谱和电场分布。论文第一部分展示了直条波导上包层区域中消逝场的增强效应，证明其非常适合作为消逝场气体吸收传感器。第二部分设计了半径1.5微米的金属辅助硅条波导环形谐振腔，证实其相比常规环形谐振腔具有更高的灵敏度、品质因数和优值。当夹层二氧化硅厚度为50纳米时，我们设计的环形谐振腔获得了300纳米/折射率单位(RIU)的最大灵敏度，比常规设计方案提升约67%。相信本研究将为开发高灵敏度传感器提供新的有利条件。
作者：
M. A. Butt，S. N. Khonina，N. L. Kazanskiy
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