[01385638]新型微纳光学传感芯片关键技术研究

由于光自旋霍尔效应是无数光子在介质分界面反射或折射的宏观表现,因此 （光自旋霍尔效应）SHEL 对介质光学特性的变化异常敏感。利用光自旋霍尔效应的这一特性,研究者们做出了许多有益尝试,实现了对金属膜厚度,磁光系数,石墨烯层数和导电性以及溶液折射率的测量。特别是在利用 SHEL 测量溶液折射率的诸多研究中,均表现出了 SHEL 对溶液折射率变化的高灵敏度,体现出了 SHEL 应用于折射率传感的巨大潜力和独特优势。但在这些成功的设计中,都存在着两个方面的问题：一是用于折射率传感的传感芯片一旦制成,其厚度、折射率等光学参数便无法改变;二是光自旋霍尔效应本身十分微弱,其大小通常为波长量级,常见的光探测器无法直接测量。这些局限性使得 SHEL 传感器件的实际应用受到极大限制。因此,实现光自旋霍尔效应的灵活调控及增强放大具有极大的现实意义和应用价值。 本研究拟利用磁性材料 CeYIG,以磁光薄膜波导中的 SHEL 为研究对象,利用非互易效应和磁光克尔效应,建立（磁光光自旋霍尔效应） MOSHEL 的理论模型,并推导其计算公式。分别利用表面等离子体共振和弱测量理论,实现对 SHEL 的增强和放大。搭建 MOSHEL 的测量平台,并实现对液 体折射率的传感。 具体研究内容包括： （1）建立 MOSHEL 的理论分析模型及其计算公式 （2）设计基于 SPR 增强的 MOSHEL 模型及传感系统 （3）设计并搭建 MOSHEL 的弱测量测试平台,并实现液体折射率传感 创新性： （1）提出MOSHEL的概念并建立其理论分析模型 （2）首次搭建MOSHEL测试平台并验证其磁场控制规律 （3）首次探索以MOSHEL为机理的生化传感应用方案