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随着智能化技术的发展,人们对于智能化的通信需求越来越强烈;然而电子器件经过多年的高度集成化的发展,如今单个晶体管的尺寸能够小到几十个纳米的尺寸,但是受到了不可避免的电子热效应、量子尺寸效应的影响,电子技术的发展遇到了瓶颈;然而光子具有更加强大的携带信息的能力,能够进行高信息密度的通信,而且没有明显的热效应。光波由于受到衍射极限的影响,不能像电子技术那样集成。近年来,人们把研究的视野转向了表面等离子体,它被认为是实现亚波长光子集成的可行技术。我们可以预见,将来的集成光学技术会对集成密度有更加高的要求。而表面等离子体波正因为具有把能量限制在介质和金属分界面处,它将会在高密度集成光学方面有很大的应用前景。而表面等离子体传感器正是基于表面等离子体波而出现。 表面等离子体折射率传感器是最近研究的热点,其具有灵敏度高,结构简单,高精度等优点,本文提出了基于环形谐振腔的非对称波导结构的表面等离子体折射率传感器,并分析了它的特性。本文首先介绍了集成光学的概念和表面等离子体传感器的发展历程,随后介绍了等离子体波的基本理论,从金属的德鲁特模型出发,再到边界吸收条件,充分详述了等离子体波的激发原理。其后,介绍了一些基本的等离子体折射率传感器模型,并从其中的设计结构和原理进行了叙述,通过对它们的结果进行了分析,并且分析了影响表面等离子折射率传感器性能的结构参数,找到了如何提高灵敏度的方法。随后,通过采用表面等离子体波导来设计光学折射率传感器,提出了基于圆环谐振腔的新型和简单的折射率传感器,并且运用了时域有限差分法(FDTD)进行仿真论证,通过改变注入腔内和波导中的材料的折射率得到输出光谱的频谱变化,验证了注入的材料的折射率与共振波长具有线性关系;然后分别改变了圆环的半径和波导和圆环的宽度进行仿真分析,通过结果分析得出了提高传感器灵敏度的方法;最后,通过在波导和腔内注入乙醇,将此传感器用于温度传感,根据乙醇的折射率与环境温度的线性关系,得出了传感器随着环境温度的变化而导致共振波长的平移,论证了温度传感的可行性。 本文设计的表面等离子体折射率传感器和以往的传感器最大不同之处在于通过对波导进行了非对称放置,并且基于圆环作为谐振腔,通过仿真得到了很好的结果,灵敏度比以往的提升了很多,并且仿真论证了将其应用于温度传感的可行性。