光子晶体负折射效应在糖溶液浓度检测中的应用

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1、第２２卷第４期光学精密工程Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．４２０１４年４月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｒ．２０１４文章编号１００４９２４Ｘ（２０１４）０４０８７７０７光子晶体负折射效应在糖溶液浓度检测中的应用梁斌明，胡艾青，蒋强，庄松林（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３）摘要：探讨了光子晶体负折射效应在糖溶液浓度检测中的应用，在软件中使用时域有限差分法对光在光子晶体中的传播进行了模拟实验。模拟显示：糖溶液的浓度变化与输出功率变化接近线性关系，而线性相关程度受介质柱半径常数的影响。进行了多组参数比对与优化，最终获得了线性度

2、最高的输出功率与糖溶液浓度的对应关系。基于这个对应关系，提出了基于光子晶体负折射效应的糖溶液浓度检测方法并设计了相应的糖溶液浓度检测器。实验结果表明：基于光子晶体的糖溶液浓度检测器具有结构简单、测量精度高、响应速度快、易于与激光器件集成且不受外界电磁环境影响等优点。关键词：光子晶体；光子晶体探测器；负折射效应；糖溶液；浓度检测中图分类号：Ｏ６６１；ＴＰ２１２．４文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３７８８／ＯＰＥ．２０１４２２０４．０８７７犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳狆犺狅狋狅狀犻犮犮狉狔狊狋犪犾狀犲犵犪狋犻狏犲狉犲犳狉犪犮狋犻狅狀犲犳犳犲犮狋狋狅狊狌犵犪狉狊狅犾狌狋犻狅狀犮狅狀

3、犮犲狀狋狉犪狋犻狅狀犱犲狋犲犮狋犻狅狀，ＪＩＡＮＧＱｉａｎｇ，ＺＨＵＡＮＧＳｏｎｇｌｉｎＬＩＡＮＧＢｉｎｍｉｎｇ，ＨＵＡｉｑｉｎｇ（犛犮犺狅狅犾狅犳犗狆狋犻犮犪犾犈犾犲犮狋狉狅狀犻犮犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犪狀犱犆狅犿狆狌狋犲狉犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犺犪狀犵犺犪犻犳狅狉犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛犺犪狀犵犺犪犻２０００９３，犆犺犻狀犪）犆狅狉狉犲狊狆狅狀犱犻狀犵犪狌狋犺狅狉，犈犿犪犻犾：犺狌犪犻狇犻狀犵９９９＠狊犻狀犪．犮狅犿犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｎｅｇａｔ

4、ｉｖｅｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｔｏｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｓｕｇａｒｓｏｌｕｔｉｏｎｗａｓｅｘｐｌｏｒｅｄａｎｄａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｌｉｇｈｔｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｎａｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｂｙＦｉｎｉｔｅＤｉｆｆｅｒｅｎｃｅＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅｏｆｓｕｇａｒｓｏｌｕｔｉｏｎｈａｓａｌｉｎｅａｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ

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7、ｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ；ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｎｅｇａｔｉｖｅｒｅｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ；ｓｕｇａｒｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ收稿日期：２０１３０７１０；修订日期：２０１３０９０３．基金项目：国家９７３重点基础研究发展计划资助项目（Ｎｏ．２０１１ＣＢ７０７５０４）；国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．６１１７７０４３，Ｎｏ．１１１０４１８４）８７８光学精密工程第２２卷本文在前期研