导模共振滤波片带宽控制新方法的理论及实验研究

导模共振滤光片的带宽控制研究具有重要的理论研究意义和应用研究价值，本课题紧密结合生命科学和光通信领域对窄带导模共振滤光片的需求，研究一种新的控制带宽的设计和制备方法。课题将研究利用高阶模式来压缩导模共振滤光片带宽的方法机理，进行高阶模对导模共振滤光片共振带宽压缩能力分析，建立不同结构导模共振滤光片各级高阶模式损耗和带宽的关系，通过模式损耗曲线最终建立导模共振光栅激发级次等关键参数与带宽的关系，设计光通信用的窄带导模共振结构，并结合波导层薄膜制备中的折射率控制、离子束反应蚀刻中的样品温度实时监测、蚀刻速率比控制、蚀刻误差调整补偿方法等关键技术的研究，制备出带宽<1nm、共振峰值1.55 μm的窄带导模共振滤光片。课题实施中发展的理论及制备方法将满足生命科学和光通信领域对窄带导模共振滤光片的需求，极大促进国内导模共振滤光片的理论及应用研究发展，有力提升国内微纳光学元件的设计和制备水平。

国家自然科学青年基金项目“导模共振滤波片带宽控制新方法的理论及实验研究”（60908021），2010年1月实施，2012年12月完成。.1.项目在导模共振滤波片的理论及实验方面进行了深入和卓有成效的研究，发表标注SCI论文16篇（影响因子合计超过23）、EI论文4篇，合计论文20篇；.2.获得授权专利6项，其中国家发明专利2项。.3.获得省部级科技奖项三项（2010年，“亚波长光栅防伪关键技术研究及应用”机械工业科技进步二等奖；2011年，“亚波长光栅防伪产品的制备技术”上海市技术发明三等奖；2012年，“特种光栅的精确制备及应用”教育部技术发明二等奖）。.4.项目建立了一套采用平面波导理论分析导模共振滤波片带宽压缩的分析方法，给出了导模共振滤波片高阶模式压缩带宽的物理机制。给出了导模共振滤波片制备过程中过蚀刻误差的调整补偿机理，研究了亚波长光栅表面薄膜的生长机理。.5.建立了一整套导模共振光栅制备的工艺流程，提出了精确控制光栅常数的制作办法，制备出了窄带导模共振滤波片。“发明专利“在平面光栅制作过程中精确控制光栅常数的方法”获得授权。.6.利用PDLC折射率的可调谐特性，提出了电致可调谐导模共振滤波片的设计思路。发明专利“一种基于聚合物分散液晶材料的可调谐窄带通滤波片”获得授权。.7.利用导模共振滤波片的窄带（色彩饱和）特性，给出了导模共振现象在无油墨印刷中应用的理论基础。.8.利用导模共振窄带反射对折射率敏感的特性，进行了导模共振应用于生物传感的探索。研究了样品层折射率、样品层厚度、入射光模式对生物传感器灵敏度影响。无论入射光是何种偏振态，其共振波长与样品折射率均成正比关系，因而可以通过探测共振波长的变化来对生物样品特性的变化进行探测。而在同样样品厚度的条件下，传感灵敏度与共振波长的变化成线性正比，且变化率越大，灵敏度越高；通过研究不同偏振入射光入射下导模共振生物传感器的灵敏度，发现TM模式下的灵敏度约为TE模式的5倍。