基于光子晶体介观压光介观温光效应的传感器仿真设计

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1、分类号：TN201单位代码：10110学号：S20110618中北大学硕士学位论文基于光子晶体“介观压光”“介观温光”效应的传感器仿真设计硕士研究生李红梅指导教师许丽萍学科专业物理电子学年月日图书分类号TN201密级非密UDC硕士学位论文基于光子晶体“介观压光”“介观温光”效应的传感器仿真设计李红梅指导教师（姓名、职称）许丽萍教授申请学位级别工学硕士学位专业名称物理电子学论文提交日期________年______月______日论文答辩日期________年______月______日学位授予日期________年______月______日论文评阅人____________

2、_______________________________________________答辩委员会主席年月日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复

3、制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于光子晶体“介观压光”“介观温光”效应的传感器仿真设计摘要自从介观这个概念被提出以后，人们相继发现了很多的与介观相关的物理效应。而光子晶体的发现，正是介观物理中一个很有特色的一个载体，光子晶体尺寸微小，但是它所具有的独特特性，使得它在很多领域得到了发展。传感器在人们的日常生产生活中占据着非常重要的地位，微传感器具有的尺寸小，质量轻的特点更是得到了人们的青睐。

4、本论文大胆提出设想，将介观效应应用到微传感器中，使得微传感器的传感原理突破了原来的拘束，同时大大提高了灵敏度，为传感器家族增加了新的成员。本论文的主要内容有：（1）详细的介绍了光子晶体的概念，制备方法以及光子晶体的计算方法。随后着重介绍了光子晶体现在的一些应用，现在很多的材料，例如光子晶体光纤，都开始使用这种新型的材料，以后还会有更加美好的发展前景。（2）介绍了所设计的微传感器的定义，发展和应用进行了详细的介绍。微传感器的制作工艺是MEMS技术，所以接下来对MEMS工艺进行了详细的介绍，从微机电系统的定义，到它的计算过程，再到它的应用举例，最后还介绍了它的发展前景，每个步骤循

5、序渐进，详细的介绍了微传感器和MEMS技术。为后文的研究打下了理论基础。（3）介绍了各种介观物理效应。每个效应都有其特色和不同的功能，在相应的领域都有深入的研究和使用。并对每个效应做了具体的分析，为后文的应用打下了坚实的基础。（4）设计了一种基于介观压光型的加速度传感器，比起传统的传感器，介观压光型的传感器是基于光子晶体材料的，所以尺寸更小，采用的介观压光效应，是利用应力和光的透射率之间的关系，在计算上的精度更加精确，随后采用ANSYS软件进行了力学的仿真和计算。仿真结果与理论结构正好相同，说明了设计的可行性。设计了基于新的介观效应——介观温光效应的一种温度传感器。这种传感器

6、利用晶体材料对温度的敏中北大学学位论文感性，当外界环境发生变化时，导致材料性能发生变化，有光通过时的透射率会发生变化，通过检测光的透射率达到检测温度的目的。应用MATLAB绘制了温度变化，材料厚度等与光子晶体透射率的关系图。全文由浅入深，由简到难，由基础到具体，全面的介绍了与文中设计的传感器相关的知识点。相信以此为基础设计的传感器会为后面的科学研究和工业以及生活都能带来更加美好的铺垫。关键词：光子晶体，微传感器，MEMS，介观压光效应，介观温光效应中北大学学位论文SimulationDesigntheSensorbasedontheEffectof„Mesoscopiccal

7、ender‟and„Mesoscopictemperatureandlight‟ofPhotoniccrystalsAbstractPeoplehavebeenfoundmanyphysicaleffectsassociatedwiththemesoscopic,sincetheconceptofmesoscopicwasproposed.Photoniccrystalisauniquecarrierinmesoscopicphysics.Asthesmallsizeanduniquefeatureso