【摘 要】
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器件小型化一直是集成光学器件的重要发展方向之一。光子晶体纳米梁腔具有结构尺寸小、制备工艺简单等特点,符合未来高密度集成光子器件的发展要求。此外,高品质因子和低模式体积的共振特性使其在光开关、腔量子电动力学、低阈值激光器和传感等领域有着广泛的应用。硫系玻璃作为一种优异的红外光学介质材料,具有较高的线性折射率、较强的三阶非线性、极宽的红外透射光谱和极低的双光子吸收等优点,被认为是制备近红外和中红外非线
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器件小型化一直是集成光学器件的重要发展方向之一。光子晶体纳米梁腔具有结构尺寸小、制备工艺简单等特点,符合未来高密度集成光子器件的发展要求。此外,高品质因子和低模式体积的共振特性使其在光开关、腔量子电动力学、低阈值激光器和传感等领域有着广泛的应用。硫系玻璃作为一种优异的红外光学介质材料,具有较高的线性折射率、较强的三阶非线性、极宽的红外透射光谱和极低的双光子吸收等优点,被认为是制备近红外和中红外非线性光子器件的理想选择。本文以不含As的环境友好型硫系玻璃Ge28Sb12Se60为基质材料,设计并制作了一种具有高品质因子的光子晶体椭圆孔纳米梁腔。主要研究内容如下:（1）首先介绍了纳米梁腔的基本概念、基本理论、模式类型、研究现状和典型应用;介绍了纳米梁腔常用的两种数值仿真方法:时域有限差分法和有限元法;介绍了介质模式纳米梁腔的设计步骤。（2）分析了Ge28Sb12Se60薄膜的厚度、表面粗糙度、组分含量和晶相结构;探索了负性电子束胶ma N-2403用于硫系光子器件的制备工艺,主要包括:硫系基片的清洗、匀胶、电子束曝光、等离子干法刻蚀等工艺;设计并制作了一种全刻蚀的耦合光栅用来表征器件的性能,利用垂直耦合平台测试了微环谐振器的光谱响应,获得其负载品质因子Qload～2.3×10~4。（3）设计并制作了一种具有高品质因子的椭圆孔硫系纳米梁腔。通过优化该纳米梁腔的椭圆孔结构,使光场主要分布在相邻椭圆孔间具有较高折射率的Ge28Sb12Se60中;得益于腔体内的高斯型场分布,仿真计算的品质因子Q～5×10~6,模式体积V～1.2（λ/n）~3;在此理论基础上,实验测得纳米梁腔的品质因子达到1.2×10~4,消光比大于15 d B,且该纳米梁腔的总体尺寸仅为24×0.72μm~2。
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近年来,肉类安全问题严重威胁着人们的生命健康,研究气体传感器阵列结合模式识别实现肉类检测技术具有重要意义。在肉类变质过程中蛋白质会分解产生氨气（NH3）,其含量与肉类新鲜度密切相关。聚苯胺（PANI）作为常见的NH3气体传感器敏感材料,具有独特的氧化还原特性、优良的电学性能和机械性能,易与其它材料复合官能化,有利于集成可在室温下工作的柔性传感阵列。本文采用多壁碳纳米管（MWCNTs）掺杂,优化了P
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