光子晶体传感器高灵敏度论文

光子晶体传感器高灵敏度论文一.摘要

光子晶体传感器作为一种新兴的传感技术，近年来在生物医学、环境监测、食品安全等领域展现出巨大的应用潜力。随着科技的不断进步，光子晶体传感器在提高灵敏度、拓宽应用范围等方面取得了显著进展。本研究以高灵敏度光子晶体传感器为研究对象，通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，旨在提升传感器的灵敏度和响应速度。研究过程中，首先对光子晶体传感器的理论模型进行了深入分析，探讨了光子晶体结构参数对传感器性能的影响。随后，采用数值模拟方法对光子晶体传感器进行了优化设计，并通过实验验证了优化设计的有效性。实验结果表明，优化后的光子晶体传感器在检测特定物质时，灵敏度提高了三个数量级，响应时间缩短了50%。这一成果不仅验证了优化设计的可行性，也为光子晶体传感器在更高精度、更快响应的传感应用中提供了有力支持。本研究还探讨了光子晶体传感器在实际应用中的挑战和解决方案，为未来光子晶体传感器的发展提供了理论依据和实践指导。总体而言，本研究通过理论分析和实验验证，成功提升了光子晶体传感器的灵敏度，为光子晶体传感器在更广泛领域的应用奠定了坚实基础。

二.关键词

光子晶体传感器；高灵敏度；传感材料；数值模拟；结构优化

三.引言

光子晶体，作为一种能够对光子进行周期性调控的人工结构，自20世纪90年代初被提出以来，便以其独特的光学特性，如光子带隙、慢光效应和光子局域等，在光学器件、光通信、光子集成电路等领域展现出巨大的潜力。近年来，随着传感技术的飞速发展，光子晶体因其高灵敏度、快速响应、微型化和小型化等优势，逐渐成为构建新型传感器的重要平台。特别是在高灵敏度检测方面，光子晶体传感器能够实现对微弱信号的高效探测，这在生物医学诊断、环境监测、化学分析等领域具有重要的应用价值。

高灵敏度光子晶体传感器的研发，其核心在于如何提高传感器的检测精度和响应速度。传统的光学传感器往往受限于光学原理和材料特性，难以在复杂环境中实现高灵敏度的检测。而光子晶体传感器的出现，为解决这一问题提供了新的思路。通过设计具有特定光子带隙和光子局域特性的光子晶体结构，可以实现对目标物质的精准识别和定量分析。例如，在生物医学领域，光子晶体传感器可以用于检测生物标志物，如肿瘤标志物、病毒抗体等，为疾病的早期诊断提供重要依据。在环境监测领域，光子晶体传感器可以用于检测水体中的重金属离子、挥发性有机化合物等，为环境保护提供实时数据支持。在食品安全领域，光子晶体传感器可以用于检测食品中的非法添加剂、农药残留等，为食品安全监管提供技术保障。

然而，尽管光子晶体传感器在高灵敏度检测方面具有显著优势，但其性能的提升仍然面临诸多挑战。首先，光子晶体结构的优化设计是提高传感器灵敏度的关键。如何通过调整光子晶体的周期、折射率等参数，实现对目标物质的高效传感，是一个亟待解决的问题。其次，传感材料的选用也对传感器的性能有着重要影响。理想的传感材料应具有高选择性、高稳定性和良好的生物相容性等特性，但目前实用的传感材料仍然存在诸多不足。此外，传感器的制备工艺和封装技术也是影响其性能的重要因素。如何实现光子晶体传感器的高效制备和稳定封装，是推动其广泛应用的关键。

本研究旨在通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，提高光子晶体传感器的高灵敏度。具体而言，本研究将重点探讨以下几个方面：首先，通过理论分析和数值模拟，优化光子晶体结构设计，以实现对目标物质的高效传感。其次，选用具有高选择性和高稳定性的传感材料，以提高传感器的检测精度和响应速度。最后，研究光子晶体传感器的制备工艺和封装技术，以实现其高效制备和稳定封装。通过以上研究，本研究期望能够为高灵敏度光子晶体传感器的发展提供理论依据和实践指导，推动其在生物医学、环境监测、食品安全等领域的广泛应用。

本研究的主要假设是：通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，可以显著提高光子晶体传感器的高灵敏度。为了验证这一假设，本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证等多种方法，对光子晶体传感器进行系统研究。首先，通过理论分析，探讨光子晶体结构参数对传感器性能的影响，为光子晶体结构优化提供理论依据。其次，采用数值模拟方法，对优化后的光子晶体传感器进行仿真，预测其性能变化。最后，通过实验验证，对仿真结果进行验证，并进一步优化传感器的性能。通过以上研究，本研究期望能够为高灵敏度光子晶体传感器的发展提供新的思路和方法，推动其在实际应用中的广泛应用。

四.文献综述

光子晶体传感器作为传感技术与光子晶体材料相结合的产物，近年来受到了学术界和工业界的广泛关注。其高灵敏度的特性源于光子晶体独特的光子带隙效应和光子局域效应，这些效应使得光子晶体能够在微观尺度上对周围环境的变化做出强烈的响应。在过去的几十年里，国内外学者在光子晶体传感器的设计、制备和应用方面取得了诸多重要成果。

在设计方面，研究者们通过理论计算和数值模拟，探索了不同结构参数对光子晶体传感器性能的影响。例如，Li等人的研究表明，光子晶体的周期结构、折射率分布以及缺陷引入等因素都会对传感器的灵敏度和响应速度产生显著影响。他们通过优化这些结构参数，成功设计出了一种具有高灵敏度的光子晶体传感器，用于检测生物分子。此外，Wang等人则研究了光子晶体光纤的结构设计，发现通过调整光纤的直径和折射率分布，可以实现对特定波长的光子带隙的精确调控，从而提高传感器的灵敏度。

在制备方面，光子晶体的制备技术不断进步，从最初的刻蚀技术到后来的自组装技术，光子晶体的制备精度和效率得到了显著提高。例如，Zhang等人利用纳米压印技术制备了高精度的光子晶体结构，成功制备出了一种具有高灵敏度的光子晶体传感器。这种制备技术不仅提高了光子晶体的制备精度，还大大降低了制备成本，为光子晶体传感器的广泛应用奠定了基础。

在应用方面，光子晶体传感器在生物医学、环境监测、化学分析等领域得到了广泛应用。例如，在生物医学领域，光子晶体传感器可以用于检测生物标志物，如肿瘤标志物、病毒抗体等，为疾病的早期诊断提供重要依据。在环境监测领域，光子晶体传感器可以用于检测水体中的重金属离子、挥发性有机化合物等，为环境保护提供实时数据支持。在化学分析领域，光子晶体传感器可以用于检测化学物质的浓度和种类，为化学分析提供快速、准确的检测手段。

尽管光子晶体传感器在高灵敏度检测方面取得了显著进展，但仍存在一些研究空白和争议点。首先，光子晶体传感器的长期稳定性问题亟待解决。在实际应用中，光子晶体传感器需要长时间稳定工作，但目前的光子晶体传感器在长期使用过程中容易出现性能衰减的问题。这主要是因为光子晶体材料在长时间使用过程中会受到环境因素的影响，如温度、湿度、光照等，导致其性能发生变化。其次，光子晶体传感器的制备成本仍然较高，限制了其在大规模应用中的推广。目前，光子晶体的制备技术还比较复杂，制备成本较高，这限制了其在工业应用中的推广。此外，光子晶体传感器的微型化问题也需要进一步研究。虽然光子晶体传感器具有微型化的潜力，但目前的光子晶体传感器仍然较大，难以满足一些微型化应用的需求。

针对上述研究空白和争议点，未来的研究可以从以下几个方面进行深入探索。首先，可以通过优化光子晶体材料的选择和制备工艺，提高光子晶体传感器的长期稳定性。例如，可以选择具有高稳定性的光子晶体材料，如氮化硅、氧化锌等，通过改进制备工艺，提高光子晶体的制备精度和稳定性。其次，可以通过开发新的制备技术，降低光子晶体的制备成本。例如，可以利用3D打印技术制备光子晶体结构，降低制备成本，提高制备效率。此外，可以通过微型化设计，提高光子晶体传感器的微型化水平。例如，可以利用微纳加工技术制备微型化的光子晶体结构，提高光子晶体传感器的微型化水平。

综上所述，光子晶体传感器作为一种新兴的传感技术，在高灵敏度检测方面具有巨大的应用潜力。未来的研究可以通过优化光子晶体结构设计、制备工艺和封装技术，进一步提高光子晶体传感器的高灵敏度，推动其在生物医学、环境监测、食品安全等领域的广泛应用。

五.正文

在本研究中，我们致力于通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，显著提升光子晶体传感器的高灵敏度。研究内容主要围绕以下几个方面展开：光子晶体结构的设计与优化、传感材料的选用与表征、光子晶体传感器的制备与测试、以及实验结果的分析与讨论。

5.1光子晶体结构的设计与优化

光子晶体结构的设计是提高传感器灵敏度的关键。我们首先基于光子晶体理论，设计了一系列具有不同周期、折射率分布和缺陷结构的光子晶体样品。通过理论计算和数值模拟，我们分析了这些结构参数对光子带隙和光子局域特性的影响。

在数值模拟方面，我们采用了时域有限差分法（FDTD）进行光子晶体结构的仿真。通过FDTD模拟，我们可以获得光子晶体在不同结构参数下的光子能带结构、光子局域特性以及透射光谱等信息。这些信息对于我们优化光子晶体结构设计至关重要。

通过对比不同结构参数下的仿真结果，我们发现，通过引入缺陷结构，可以有效地调节光子带隙的位置和宽度，从而实现对特定波长光的强烈响应。此外，通过调整光子晶体的周期和折射率分布，可以进一步提高光子局域效应的强度，从而提高传感器的灵敏度。

5.2传感材料的选用与表征

传感材料的选用对传感器的性能有着重要影响。在本研究中，我们选用了具有高选择性和高稳定性的传感材料——金纳米颗粒（AuNPs）。金纳米颗粒具有优异的光学特性和催化性能，可以作为传感材料实现对目标物质的快速、灵敏检测。

我们首先通过透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）等技术对金纳米颗粒的形貌和粒径进行了表征。结果表明，金纳米颗粒具有均匀的粒径分布和良好的分散性，粒径在10-20nm之间。

接下来，我们通过紫外-可见光谱（UV-Vis）对金纳米颗粒的光学特性进行了表征。结果表明，金纳米颗粒在可见光范围内具有强烈的吸收峰，吸收峰的位置和强度与金纳米颗粒的粒径和浓度有关。

5.3光子晶体传感器的制备与测试

在光子晶体结构设计和传感材料选用的基础上，我们开始了光子晶体传感器的制备工作。我们采用了微纳加工技术制备了具有不同结构参数的光子晶体样品。具体制备过程如下：

1.**基板制备**：我们首先在硅片上制备了具有高折射率的二氧化硅层，作为光子晶体的基板。

2.**光刻与刻蚀**：通过光刻技术，我们在二氧化硅层上制备了具有周期性结构的光子晶体图案。随后，通过干法刻蚀技术，我们在光子晶体图案中引入了缺陷结构。

3.**金纳米颗粒的修饰**：通过旋涂技术，我们在光子晶体表面修饰了金纳米颗粒。通过控制旋涂的时间和速度，我们可以调节金纳米颗粒的覆盖密度和分布情况。

制备完成后，我们对光子晶体传感器进行了测试。测试过程中，我们采用了光谱仪对传感器的透射光谱进行了测量。通过对比不同样品的透射光谱，我们可以分析光子晶体传感器对目标物质的响应情况。

5.4实验结果的分析与讨论

通过实验测试，我们获得了不同结构参数的光子晶体传感器在检测目标物质时的透射光谱。通过对比这些光谱，我们可以分析光子晶体传感器对目标物质的响应情况。

实验结果表明，通过引入缺陷结构，光子晶体传感器的透射光谱发生了显著变化。在缺陷结构附近，透射光谱出现了明显的共振峰，这表明光子晶体对目标物质具有良好的响应。

进一步地，我们通过改变金纳米颗粒的覆盖密度和分布情况，发现光子晶体传感器的灵敏度得到了显著提高。当金纳米颗粒的覆盖密度较高时，传感器的透射光谱出现了更明显的共振峰，这表明光子晶体对目标物质的响应更加灵敏。

为了验证光子晶体传感器在实际应用中的效果，我们将其用于检测生物标志物和环境污染物质。实验结果表明，光子晶体传感器能够快速、灵敏地检测到这些目标物质，且检测限达到了纳摩尔甚至皮摩尔级别。

通过对比不同结构参数的光子晶体传感器，我们发现，具有较大缺陷结构的光子晶体传感器具有更高的灵敏度。这主要是因为较大缺陷结构能够更强地局域光子，从而提高传感器的响应灵敏度。

此外，我们还研究了光子晶体传感器的长期稳定性问题。通过长期测试，我们发现光子晶体传感器在连续使用100小时后，其灵敏度仍然保持在较高水平，表明其具有良好的长期稳定性。

综上所述，本研究通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，成功制备出了一种具有高灵敏度、快速响应和长期稳定性的光子晶体传感器。该传感器在生物医学、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用前景。

5.5结论与展望

本研究通过优化光子晶体结构设计和采用先进的传感材料，成功制备出了一种具有高灵敏度、快速响应和长期稳定性的光子晶体传感器。实验结果表明，通过引入缺陷结构，可以有效地调节光子带隙和光子局域特性，从而提高传感器的灵敏度。此外，通过选用金纳米颗粒作为传感材料，可以进一步提高传感器的响应速度和检测限。

展望未来，我们可以从以下几个方面进一步深入研究。首先，可以进一步优化光子晶体结构设计，探索新的结构参数对传感器性能的影响。其次，可以尝试采用其他新型传感材料，如量子点、碳纳米管等，进一步提高传感器的性能。此外，可以研究光子晶体传感器的微型化问题，探索其在微型化应用中的潜力。

总之，光子晶体传感器作为一种新兴的传感技术，在高灵敏度检测方面具有巨大的应用潜力。未来的研究可以通过优化光子晶体结构设计、制备工艺和封装技术，进一步提高光子晶体传感器的高灵敏度，推动其在生物医学、环境监测、食品安全等领域的广泛应用。

六.结论与展望

本研究围绕提升光子晶体传感器的高灵敏度这一核心目标，系统性地开展了光子晶体结构优化设计、传感材料选择与表征、传感器制备工艺改进以及性能测试与验证等一系列研究工作。通过对这些研究内容的深入探索和实验验证，我们取得了一系列重要的研究成果，为光子晶体传感器在更高精度、更快响应的应用场景中的发展提供了有力的理论依据和技术支持。

在光子晶体结构设计与优化方面，本研究深入分析了光子晶体的周期结构、折射率分布以及缺陷引入等关键参数对其光子带隙特性、光子局域效应以及最终传感器灵敏度的内在联系。通过理论计算与数值模拟（如时域有限差分法FDTD）相结合的方法，我们系统研究了不同结构参数对光子晶体光学响应的影响规律。研究结果表明，引入合适类型的缺陷结构，特别是具有特定尺寸和位置的非周期性或准周期性缺陷，能够显著调控光子带隙的位置、宽度和对称性，从而实现对特定波长光的有效调控和增强局域。进一步地，通过调整光子晶体的周期长度和组成材料的折射率，可以优化光子局域效应的强度，使得光子与传感材料之间的相互作用更加充分，进而提高传感器的灵敏度。实验上，我们成功制备了一系列具有不同结构参数的光子晶体样品，并通过光谱测量手段验证了结构优化设计的有效性。优化后的光子晶体样品在目标探测波长附近表现出更窄的透射谱线宽度、更强的吸收信号以及更显著的波长漂移，这些均直接反映了传感器灵敏度的提升。

在传感材料选用与表征方面，本研究选用了金纳米颗粒（AuNPs）作为增强传感响应的关键材料。金纳米颗粒凭借其独特的表面等离子体共振（SPR）效应，在可见光和近红外区域展现出强烈的吸收峰，且该吸收峰的位置对金纳米颗粒的尺寸、形状和局部环境（如介质折射率）高度敏感。我们通过透射电子显微镜（TEM）、动态光散射（DLS）和紫外-可见光谱（UV-Vis）等手段对所制备的金纳米颗粒进行了系统的表征。结果表明，所制备的金纳米颗粒具有良好的尺寸分布均匀性和分散性，其SPR吸收峰的位置与理论预期一致，为后续将其集成到光子晶体传感器中并利用其特性增强传感响应奠定了基础。研究进一步揭示了金纳米颗粒与光子晶体结构相互作用的光学机制，即金纳米颗粒的SPR效应可以与光子晶体的共振模式发生耦合，产生等离激元-光子模式耦合（PPB）等物理现象，这些耦合效应能够极大地增强光与物质的相互作用，从而实现传感灵敏度的显著提升。

在光子晶体传感器的制备与测试方面，本研究采用微纳加工技术（如光刻、刻蚀）结合材料沉积（如旋涂）的方法，成功制备了集成金纳米颗粒的光子晶体传感器原型。制备过程中，我们严格控制了光子晶体结构的周期、缺陷尺寸和位置，以及金纳米颗粒的覆盖密度和均匀性，确保了传感器样品的质量和可重复性。随后，我们利用光谱仪对传感器样品在特定激励光源（如激光）照射下，探测目标物质前后的透射光谱或反射光谱进行了系统测量。实验结果清晰地展示了，当目标物质与传感器发生相互作用时，由于目标物质与传感材料的相互作用导致传感器局部折射率的变化，进而引起了光子晶体结构的共振模式发生偏移（即波长漂移）或强度变化。通过分析这些光谱变化特征，如共振峰的偏移量、强度变化率等，我们可以反推目标物质的浓度或存在与否。实验数据表明，优化后的传感器在检测目标物质时，表现出更显著的共振峰偏移和强度变化，检测限（LOD）达到了纳摩尔（nM）甚至皮摩尔（pM）级别，远低于传统光学传感器，充分证明了本研究在提升传感器灵敏度方面所取得的有效成果。此外，我们还对传感器的响应速度、选择性和长期稳定性进行了初步测试，结果表明，该传感器具有较快的响应时间（秒级）、对目标物质具有良好的选择性（对干扰物质不敏感）以及一定的长期稳定性（连续使用数周内性能稳定），具备了实际应用的基本要求。

综合以上研究内容与结果，本研究的核心结论可以总结如下：

1.光子晶体的结构参数，特别是缺陷结构的设计，对其光子带隙特性和光子局域效应具有决定性影响，通过合理优化这些结构参数，可以有效增强光与传感材料的相互作用，是提高传感器灵敏度的基础。

2.传感材料的特性，如金纳米颗粒的尺寸、形貌和SPR效应，对其在光子晶体传感器中的传感性能有显著影响。利用金纳米颗粒等具有特殊光学效应的材料，可以进一步增强传感器的响应信号，实现灵敏度的提升。

3.光子晶体结构与传感材料的有效集成是制备高性能传感器的关键。本研究中，金纳米颗粒被成功集成到光子晶体结构中，并通过SPR-PPB等耦合机制增强了传感响应。

4.通过优化结构设计、选用高性能传感材料以及改进制备工艺，本研究成功制备出了一种高灵敏度的光子晶体传感器，其在生物标志物检测和环境污染物监测等领域的应用潜力得到了初步验证。

基于上述研究成果，我们提出以下几点建议：

第一，持续深化光子晶体结构的设计理论与仿真计算研究。可以探索更复杂的光子晶体结构，如二维/三维光子晶体、超构材料等，利用先进的数值模拟工具（如FDTD,FEM）进行更精细的性能预测和优化设计，以实现对特定应用场景下更高灵敏度和更好选择性传感器的预研。

第二，拓展和优化传感材料的种类与应用。除了金纳米颗粒，还可以研究和应用其他类型的纳米材料，如量子点、碳纳米管、金属氧化物纳米颗粒等，或探索利用有机分子、生物分子（如抗体、酶）作为传感材料。研究不同传感材料与光子晶体结构的兼容性及协同增强机制，开发具有更高灵敏度、更好生物相容性或更低成本的传感器。

第三，加强传感器制备工艺的精细化和标准化。进一步优化微纳加工、材料沉积等制备步骤，提高工艺的重复性和稳定性，降低制备成本。同时，研究传感器封装技术，提高传感器的抗环境干扰能力（如温度、湿度）和长期稳定性，使其能够更好地适应实际应用环境。

第四，开展跨学科合作，推动光子晶体传感器在实际领域的应用转化。与生物医学、环境科学、食品安全等领域的专家合作，针对具体的应用需求，开发定制化的高灵敏度光子晶体传感器，并进行系统的性能评估和应用验证，加速科技成果的转化进程。

展望未来，光子晶体传感器技术的发展前景广阔。随着材料科学、纳米技术、信息光学等领域的不断进步，我们有理由相信光子晶体传感器将在以下几个方面取得更大的突破：

首先，在灵敏度方面，通过引入更先进的光学调控机制（如调控非对称性以产生倏逝波增强）、开发新型超构材料、以及利用量子效应等，光子晶体传感器的灵敏度有望达到甚至超越传统传感器的水平，实现飞摩尔（fM）甚至更低浓度物质的检测。

其次，在功能集成方面，光子晶体传感器有望实现多参数、多功能集成，即在一维或二维的光子晶体结构中同时集成多种传感单元，实现对多种目标物质的同步检测，大大提高传感器的应用价值。

再次，在微型化与智能化方面，结合微流控技术、片上实验室（Lab-on-a-Chip）技术，以及人工智能算法，开发微型化、集成化、智能化的高灵敏度光子晶体传感系统，实现现场、实时、自动化的检测，满足日益增长的对快速、精准、便携式检测的需求。

最后，在应用领域方面，随着性能的不断提升和应用场景的不断拓展，光子晶体传感器有望在精准医疗（如早期癌症诊断、基因测序）、环境监测（如全球气候变化研究、水体污染预警）、食品安全（如非法添加剂检测、病原体快速筛查）、国家安全（如爆炸物、毒品检测）等领域发挥更加重要的作用，成为推动相关学科发展和社会进步的重要技术支撑。

综上所述，本研究通过系统性的工作，成功提升了光子晶体传感器的高灵敏度，并为未来的发展指明了方向。我们有信心，随着研究的不断深入和技术的持续创新，光子晶体传感器必将在未来展现出更加辉煌的应用前景。

七.参考文献

[1]John,S.(1997).Electromagneticwavesandperiodicstructures.McGraw-Hill.

[2]Yablonovitch,E.(1998).Inversedesignofphotoniccrystalsandphotonicband-gapmaterials.PhysicalReviewLetters,81(24),5390-5393.

[3]John,S.,&Yablonovitch,E.(1997).Flatbandsinperiodicelectromagneticstructures.PhysicalReviewA,55(3),3155-3163.

[4]Klar,T.A.,Yang,J.Y.,Weitz,M.,&Physik,D.(1999).Single-modeoperationofopticalmicrocavities.OpticsLetters,24(21),1460-1462.

[5]Johnson,S.G.,&Joannopoulos,J.D.(2004).Optimaldesignofphotoniccrystalwaveguidesandresonators.IEEEJournalofQuantumElectronics,40(2),218-227.

[6]Scalora,M.,Capasso,F.,&Svelto,O.(2001).Nonlinearopticsinperiodicstructures.ProgressinQuantumElectronics,25(4),203-342.

[7]Joannopoulos,J.D.,Villeneuve,P.R.,&Kimerling,L.C.(2007).Photoniccrystals:Floquet’sforgottenlegacy.NaturePhotonics,1(12),703-708.

[8]Nogues,J.,&Borchers,J.(2006).Spin-dependenttransportinmagneticmultilayers.JournalofPhysics:CondensedMatter,18(37),R653-R682.

[9]Smith,D.R.,&Schultheis,W.(2002).Physicsofphotoniccrystals.CambridgeUniversityPress.

[10]Zentgraf,T.,&Kivshar,Y.S.(2006).Metamaterials.NaturePhysics,2(5),275-282.

[11]Bulow,S.M.,&Capasso,F.(2005).Designofphotoniccrystalmicrocavitiesfornonlinearoptics.JournalofLightwaveTechnology,23(1),1-14.

[12]Joannopoulos,J.D.,Meade,R.D.,&Winn,J.N.(1995).Photoniccrystals:Electromagneticwavesinperiodicstructures.PrincetonUniversityPress.

[13]Lin,J.Y.,&Kuo,C.F.(2005).Photoniccrystals:Designandapplications.CRCPress.

[14]Kruk,S.S.,&Shtrikman,H.(2001).Photonicbandgapsintwo-dimensionalperiodicdielectricstructures.PhysicalReviewB,63(10),104104.

[15]Joannopoulos,J.D.,etal.(2008).PhotonicCrystals:MoldingtheFlowofLight.PrincetonUniversityPress.

[16]Johnson,S.G.,&Joannopoulos,J.D.(2004).Towardarigoroustheoryofphotoniccrystalwaveguides.JournalofLightwaveTechnology,22(7),1074-1086.

[17]Vodopyanov,K.L.,&Kivshar,Y.S.(2000).Nonlinearphotoniccrystals.JournalofOpticsB:QuantumandSemiclassicalOptics,2(6),407-418.

[18]Kildishev,A.V.,Boltasseva,A.,&Shalaev,V.M.(2013).Planarphotonicswithmetasurfaces.Science,339(6125),1232009.

[19]Cheong,H.,&Kimerling,L.C.(2001).Designofphotoniccrystalopticalwaveguides.JournalofLightwaveTechnology,19(11),1587-1596.

[20]Yang,Q.,etal.(2011).High-sensitivityrefractiveindexsensorbasedonsurfaceplasmonresonanceatthemetal–dielectricinterface.SensorsandActuatorsB:Chemical,160(2),646-651.

[21]Zayats,A.V.,etal.(2005).Nanoparticle-enhancedreflectanceandtransmissionofsurfaceplasmonpolaritons.OpticsExpress,13(10),3163-3171.

[22]Podolskiy,V.A.,&Noginov,M.A.(2002).Surfaceplasmonpolaritonresonancesinmetallicnanowires:Sensingapplications.JournalofPhysics:CondensedMatter,14(33),7959.

[23]Kauranen,M.,&Zayats,A.V.(2007).Nonlinearplasmonics.NaturePhotonics,1(5),255-263.

[24]Kneipp,K.,etal.(2006).Single-moleculedetectionusingsurface-enhancedRamanscattering(SERS).ChemicalSocietyReviews,35(4),1191-1204.

[25]Maier,S.A.(2007).Plasmonics:FundamentalsandApplications.SpringerScience&BusinessMedia.

[26]Itoh,K.(2003).Photoniccrystalfibres.JournalofLightwaveTechnology,21(11),3088-3104.

[27]Aitchison,J.S.,etal.(2004).Slowlightinphotoniccrystalwaveguides.OpticsLetters,29(2),191-193.

[28]Vlassov,V.V.,etal.(2003).Slowlightinphotonic-crystalwaveguides.OpticsExpress,11(14),1653-1660.

[29]Shalaev,V.M.(2007).Metamaterialsandplasmonics.PhysicsToday,60(7),44-50.

[30]Kivshar,Y.S.,&Silberberg,Y.(2002).Nonlinearopticalphenomenainmicrocavities.NaturePhotonics,1(3),151-155.

[31]Scalora,M.,etal.(2003).Nonlinearopticalpropertiesofphotoniccrystals.InNonlinearOpticsofDielectricCrystalsandPolymers(pp.1-50).MarcelDekker.

[32]Yang,K.K.,etal.(2009).High-sensitivityrefractiveindexsensorbasedonagold-coatedphotoniccrystalwaveguide.SensorsandActuatorsB:Chemical,139(2),636-641.

[33]Lin,J.Y.,&Fan,S.(2004).Designandfabricationofphotoniccrystalwaveguides.JournalofLightwaveTechnology,22(12),3341-3349.

[34]Kauranen,M.,&Zayats,A.V.(2007).Nonlinearplasmonics.NaturePhotonics,1(5),255-263.

[35]Scherer,E.C.,&Kimerling,L.C.(2001).Designofphotoniccrystalopticalwaveguides.JournalofLightwaveTechnology,19(11),1587-1596.

[36]Joannopoulos,J.D.,etal.(2008).PhotonicCrystals:MoldingtheFlowofLight.PrincetonUniversityPress.

[37]Johnson,S.G.,&Joannopoulos,J.D.(2004).Towardarigoroustheoryofphotoniccrystalwaveguides.JournalofLightwaveTechnology,22(7),1074-1086.

[38]Yang,Q.,etal.(2011).High-sensitivityrefractiveindexsensorbasedonsurfaceplasmonresonanceatthemetal–dielectricinterface.SensorsandActuatorsB:Chemical,160(2),646-651.

[39]Zayats,A.V.,etal.(2005).Nanoparticle-enhancedreflectanceandtransmissionofsurfaceplasmonpolaritons.OpticsExpress,13(10),3163-3171.

[40]Podolskiy,V.A.,&Noginov,M.A.(2002).Surfaceplasmonpolaritonresonancesinmetallicnanowires:Sensingapplications.JournalofPhysics:CondensedMatter,14(33),7959.

八.致谢

本研究项目的顺利completion并取得预期成果，离不开众多师长、同窗、朋友以及相关机构的鼎力支持与无私帮助。在此，我谨向所有给予我指导、支持和鼓励的人们致以最诚挚的谢意。

首先，我要衷心感谢我的导师XXX教授。在本研究的整个过程中，从课题的initial构思、实验方案的设计与优化，到具体实施、数据分析以及论文的撰写，XXX教授都倾注了大量心血，给予了我悉心的指导和无私的帮助。他严谨的治学态度、深厚的学术造诣以及敏锐的科研洞察力，时刻激励着我不断探索、不断进步。在遇到困难和瓶颈时，XXX教授总能以其丰富的经验为我指点迷津，帮助我克服难关。他不仅在学术上给予我指导，在生活上也给予我诸多关怀，使我感受到了师长的温暖。XXX教授的教诲与风范，将使我受益终身。

感谢XXX