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基于混合光子晶体(F4/Bg5/F4)和(Bg5/F4/Bg5)的可调谐优化低温传感器

DOI：10.1007/s10948-019-4995-6 期刊：Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本文提出了一种基于对称混合光子晶体的新型低温传感器。通过双流体模型和传输矩阵法，我们研究了混合多层结构(F4/Bg5/F4)与(Bg5/F4/Bg5)的温度灵敏度，其中F4表示准周期斐波那契序列的第四次迭代，Bg5代表多层布拉格镜(HLS)5。假设层H、L和S分别对应Bi4Ge3O12电介质材料、SiO2以及YaBO2CuO7超导体。透射光谱分析表明，混合光子晶体比周期性结构具有更高的温度敏感性。通过周期性与准周期性序列的组合可实现更高灵敏度值。研究发现，(F4/Bg5/F4)光子晶体相比(Bg5/F4/Bg5)对低温更敏感，且灵敏度受准周期序列位置显著影响。通过施加对称啁啾效应可有效调控此类光子晶体的灵敏度。所设计结构为开发潜在低温传感器奠定了基础。
作者： Jihene Zaghdoudi，Zina Baraket，Mounir Kanzari
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

设计并研究一种基于对称混合光子晶体的新型低温传感器，重点利用双流体模型和传输矩阵法探究混合多层结构(F4/Bg5/F4)与(Bg5/F4/Bg5)的温度灵敏度，并分析准周期序列、超导体厚度及调制参数对灵敏度的影响。

研究成果

混合光子晶体(F4/Bg5/F4)比(Bg5/F4/Bg5)具有更高的温度灵敏度，在ds=50 nm、调制参数δ=6e-3、l=1e-4时灵敏度可达0.595 nm/°C。通过调节调制参数和超导体厚度可优化灵敏度，从而设计出可调谐的低温传感器。研究结果证实了这些结构在光子传感器应用中的潜力，并建议未来进行实验验证及更广参数范围的探索。

研究不足

该研究为理论及数值分析，缺乏实验验证。其假设材料无损耗（SiO2和Bi4Ge3O12的消光系数为零，超导体无损耗），这一前提在实际场景中可能不成立。对超导层忽略了热光效应。所设定的参数范围（如最高90K的温度、特定调制值等）可能限制结论的普适性。

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