亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析

亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析摘要：近年来，基于亚波长结构的光子晶体及元激发模耦合器件逐渐引起了人们的关注。亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体作为一种新型的高品质因子光子晶体结构，具有很好的应用潜力。本文针对该结构中双重Fano共振的形成及演变规律进行了研究与分析，并探讨了其在光通信和传感领域中的应用前景。关键词：亚波长介质光栅MDM波导；周期性光子晶体；Fano共振；光通信；传感引言：光子晶体是一种由周期性结构组成的介质体系，具有独特的光学特性。亚波长介质光栅MDM波导作为一种新型的超材料结构，由金属-介质-金属(MDM)波导和亚波长介质光栅构成，具有较长传播距离、低传输损耗和较高的光场强度等优点。而周期性光子晶体则是一种利用周期性结构构建的光子传导材料，具有完全禁止带隙和高辐射方向性等特点。结合亚波长介质光栅MDM波导与周期性光子晶体的优点，可以构建出具有双重Fano共振的结构。形成及演变规律分析：双重Fano共振是指在结构中通过两种机制形成的Fano共振现象。在亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中，双重Fano共振的形成可以通过调节两个重要参数来实现：MDM波导的传播距离和亚波长介质光栅的周期。首先，通过调节MDM波导的传播距离，可以实现双重Fano共振的形成。当MDM波导的传播距离较短时，MDM波导的电磁场主要分布在金属层中，而周期性光子晶体相对较弱，此时只能观察到较弱的Fano共振。当MDM波导的传播距离逐渐增加时，周期性光子晶体的作用逐渐显现，同时与MDM波导的耦合效应也增强，从而形成更强的Fano共振。因此，调节MDM波导的传播距离可以实现双重Fano共振的形成。其次，通过调节亚波长介质光栅的周期，也可以实现双重Fano共振的形成。亚波长介质光栅的周期影响了光子晶体的禁带宽度和光场分布等。当亚波长介质光栅的周期较大时，禁带宽度较窄，且光场主要分布在界面附近，此时也只能观察到较弱的Fano共振。随着亚波长介质光栅周期的减小，禁带宽度增大，光场逐渐扩展到整个结构中，同时与MDM波导的耦合效应也增强，从而形成更强的Fano共振。因此，调节亚波长介质光栅的周期也可以实现双重Fano共振的形成。应用前景：亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律对于光通信和传感领域具有重要的应用价值。首先，在光通信领域，双重Fano共振结构可以用作高品质因子滤波器，可以用于光信号的调制和解调。其特殊的光学特性可以实现对特定频率光信号的增强和隔离，提高光通信系统的传输效率和稳定性。其次，在传感领域，双重Fano共振结构对外界环境的微小变化非常敏感，可以用于传感器的设计和制作。通过监测双重Fano共振的变化，可以实现对环境中温度、湿度、气体成分等参数的高精度测量和监控。结论：本文通过研究和分析亚波长介质光栅MDM波导周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律，探讨了其在光通信和传感领域中的应用前景。双重Fano共振结构可以有效地实现对特定频率光信号的增强和隔离，提高光通信系统的传输效率和稳定性；同时对外界环境的微