1. 研究目的与意义
在1987年，S.John和E.Yablonovitch分别独立提出了光子晶体(Photonic Crystal)这一概念。光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质构成的规则光学结构。而周期性的结构通常可以等效为具有特定性质的均匀材料。光子晶体最大的特点是存在“禁带”，处在光子禁带频率范围内的光波在介质中的某些方向上是不能传播的，从而可以通过光子晶体来控制光子在其中的行为。
光子晶体的结构根据其折射率在空间中变化分布的不同可分为一维、二维和三维光子晶体，这分别代表了结构中折射率分布周期性变化的维度。光子晶体结构中折射率的变化量（即折射率对比度）对其自身的光子带隙特性具有重要的影响。光波在光子晶体中传播时折射率对比度会影响结构中布拉格散射的强度。其比值越大，布拉格散射越强烈，光子晶体中产生光子带隙的几率以及带隙宽度也会越大。在光子带隙以内的波段，光波既不能传播，也不能被吸收，将被完全反射。对于光子禁带处于可见光波段的光子晶体，其结构色特性可以被人眼直接观察到。在响应材料的影响下，某些环境条件的改变会引起光子晶体结构色发生变化，即显示出色彩的改变，这种带隙特性使得光子晶体对环境中的某些物理量变化相当敏感，可用于精密检测某些参量的变化。例如，在光子晶体结构中与分析物结合会改变物质的折射率对比度，从而引起光子晶体带隙的位置发生一定的偏移，通过与实验值对比，即可测定分析物的种类、浓度等参量。目前，利用光子晶体的独特优势，已经研发出应用于不同领域的传感器。也因为光子晶体这个特性，它被冠以未来的光-半导体之称，在未来光子集成领域方面有着广阔前景。随着各种技术的快速应用和工艺的完善，光子晶体的研究不断突破。它的相关研究成果在传感器、发光二极管、滤波器、激光器等等领域得到大规模的应用。
美国Bell 实验室的 Marcatilil6l于1969年提出了微环谐振腔这个概念，紧接着在两年之后,第一个光学微环和环形腔激光器就被成功制造出来。历经40余年，微环在经历了材料选择的多样性、结构设计的多功能性以及工艺制作的巧妙性的发展历程后，研究者们已经在硅基等多种半导体材料体系上实现了各种各样的微坏。现在，微环作为一种重要的的基本光学结构，被广泛用于构成各种功能器件。它是一种光谐振腔，腔内光场发生共振增强，而高Q值微环内光场振荡，光功率密度比直波导内的大很多倍，非线性光学现象变得显著，如拉曼效应、双光子吸收效应、四波混频等，利用非线性光学性质，可以实现许多新功能。
2. 研究内容与预期目标
主要研究内容：
光子晶体是由周期性排列的不同折射率的介质构成的规则光学结构，而周期性的结构通常可以等效为具有特定性质的均匀材料。本课题使用一维光子晶体和微环谐振腔相集成的模型，引入法诺共振的原理，分析了器件的工作原理。通过设置一维光子晶体中空气孔的数目和半径，以及与微环耦合的距离等结构参数，在相同的谐振模式下，得出仿真结果，分析传输特性。借助FDTD仿真呈现了基于一维光子晶体耦合微环谐振腔的传感器结构的特性。
3. 研究方法与步骤
拟采用的研究方法：
先通过文献了解光学生物传感器的特点，引入法诺谐振的概念，分析器件工作的原理。为了方便结构设计，将整体模型分为两部分。分别运用耦合理论设计一维光子晶体结构模型，运用有限时域差分法分析谐振腔的理论模型，最后形成整体结构。经过调试，使得一维光子晶体与微环谐振腔在相同的谐振模式下，受干涉效应的影响，得出不对称的法诺线型。利用FDTD法得出传输光谱特性，分析总结性能。
4. 参考文献
[1] 钱晓龙,张亚男. 基于光子晶体微腔和光纤环形衰荡的微力传感器[J]. 东北大学学报（自然科学版）,2018,39(1):11-14.
[2] 张森林. 硅基光学微腔的特性及应用研究[D]. 浙江:浙江大学,2017.
[3] 葛潇尘. 基于光子晶体和人造表面等离子体的谐振腔器件研究[D]. 浙江:浙江大学,2015.
5. 工作计划
(1)2022.2.21-2022.2.27查阅资料；
(2)2022.2.28-2022.3.6完成外文资料的翻译；
(3)2022.3.7-2022.3.13完成开题报告；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
