[发明专利]基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法

权利要求书

1.基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：将两种不同类型的磁流体分别填充在一个光子晶体波导平板中两个不同区域（分别记为1#和2#填充区域）的空气孔中，形成两个级联的光子晶体微腔，这样光子晶体波导的输出光谱中就会出现两个相互独立的谐振谷（对应于不同的谐振波长），当外界磁场或温度发生变化时，两种磁流体的折射率均会发生不同程度的变化，最终使光子晶体波导输出光谱中的两个谐振波长发生移动，且两个谐振波长对磁流体折射率变化的敏感度不一致，最后，采用双波长矩阵法，可以根据两个谐振波长的移动量解调出磁场和温度的变化量，实现磁场和温度的同时测量。

2.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：光子晶体波导为空气桥结构，空气孔呈等边三角形排列，除2#填充区域外，其余空气孔的半径均为r=0.32a（其中a=447nm为光子晶体的晶格常数，即相邻空气孔之间的间距），2#填充区域的空气孔半径为r₂=0.30a，波导宽度为d=1.9052a，所选用的基底介质为普通硅材料，其厚度为h=220nm，有效折射率为n=2.87。

3.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：所填充的两种磁流体分别是体积浓度为1.8%的水基Fe₃O₄（记为1#磁流体）和质量浓度为0.85emu/g的水基Fe₃O₄（记为2#磁流体），对于1#磁流体，它的磁光系数（即，磁流体的折射率随磁场的变化率）为K_H1=1.50×10^-5RIU/Oe，热光系数（即，磁流体的折射率随温度的变化率）为K_T1=-6.64×10^-5RIU/K，而对于2#磁流体，它的磁光系数为K_H2=1.71×10^-5 RIU/Oe，热光系数为K_T2=-7.56×10^-5 RIU/K。

4.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：所述的两个不同的填充区域分别是半径为r₁=0.32a的10个相邻空气孔（1#填充区域）和半径为r₂=0.30a的10个相邻空气孔（2#填充区域），它们均紧邻于波导且位于波导的一侧。

5.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：所述的两个级联光子晶体微腔分别是将1#磁流体填充在1#填充区域形成1#光子晶体微腔，同时将2#磁流体填充在2#填充区域形成2#光子晶体微腔，1#光子晶体微腔的谐振波长λ₁在1520nm附近，其折射率灵敏度为K₁=500nm/RIU，2#光子晶体微腔的谐振波长λ₂在1545nm附近，其折射率灵敏度为K₂=520nm/RIU。

6.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：当两个级联的光子晶体微腔所受磁场由50Oe增加到200Oe时，1#磁流体的折射率由1.3420变化到1.3440，同时，2#磁流体的折射率由1.4623变化到1.4650，通过计算可得谐振波长λ₁的磁场变化灵敏度为0.0075nm/Oe，谐振波长λ₂的磁场变化灵敏度为0.0089nm/Oe。

7.如权利要求1所述的基于磁流体填充光子晶体微腔的磁场和温度同时测量方法，其特征在于：当两个级联的光子晶体微腔所受温度由8K增加到60K时，1#磁流体的折射率由1.3427变化到1.3385，同时，2#磁流体的折射率由1.4671变化到1.4635，通过计算可得谐振波长λ₁的温度变化灵敏度为-0.0332nm/K，谐振波长λ₂的温度变化灵敏度为-0.0393nm/K。