1.一种镜像型一维光子晶体模型的温度传感的测量方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤1,建立镜像型一维光子晶体模型;所述镜像型一维光子晶体模型由A、B两种复介电常数材料构成,结构为(AB)N(BA)N;其中,N为AB介质或BA介质的总层数;
步骤2,利用传输矩阵法对步骤1建立的镜像型一维光子晶体模型进行求解,得到反射系数与波长的公式以及透射系数与波长的公式,进而得到透射率与波长的关系式;
步骤3,对步骤1建立的镜像型一维光子晶体模型进行研究,得到该晶体模型在不同温度下的带隙范围以及缺陷峰中心波长,并以缺陷峰中心波长为横轴、温度为纵轴,绘制缺陷峰中心波长与温度的关系图,得到缺陷峰中心波长与温度的表达式;
步骤4,利用微波频段透射系数测量平台获取镜像型一维光子晶体模型在待测温度下的透射频谱,利用步骤2所述透射率与波长的关系得到此时该晶体模型的缺陷峰中心波长,利用步骤3所述缺陷峰中心波长与温度的表达式反演得到待测温度值,以及温度测量的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的一种镜像型一维光子晶体模型的温度传感的测量方法,其特征在于,所述步骤2的方法具体如下:设定所述镜像型一维光子晶体模型的总层数为4N,则第i层介质前后空间电磁场满足如下关系:
式中,Ex(z+di,ω)和Hy(z+di,ω)分别为第i层介质出射界面的电场强度和磁场强度;Ex(z,ω)和Hy(z,ω)分别为第i层介质入射界面的电场强度和磁场强度;j为虚数单位;x、y和z分别表示三维坐标轴;ω为角频率;di为第i层介质的厚度; 为复数波数,且其中, 表示介质的复数导纳率,
表示介质的复数阻抗率,ε′(ω)、ε″(ω)分别为复介电常数的实部和虚部,同时设定每层介质均无磁性,即 μ0是真空磁导率;则对于镜像型一维光子晶体模型的多层结构,得到的该晶体模型的传输矩阵,表示如下:式中,X(ω)为一维光子晶体模型的级联矩阵,反映了该模型介质前后空间电磁场之间的关系;X11(ω)、X12(ω)、X21(ω)、X22(ω)分别表示级联矩阵的分块矩阵;W(di,ω)表示第i层介质的特征矩阵,且
通过X11(ω)、X12(ω)、X21(ω)和X22(ω)得到该晶体模型的反射系数和透射系数,公式如下:
(‑)
式中,r(ω)表示晶体模型的反射系数,t(ω)表示晶体模型的透射系数;Ex (0,ω)、Ex(+) (+)
(d,ω)分别为从入射界面反射的电场强度和从出射界面透射的电场强度;Ex (0,ω)表示从入射界面入射的电场强度;k0表示角频率在真空中的波数;
通过波长与角频率的关系ω=2πc/λ,推导得到反射系数与波长的关系以及透射系数与波长的关系,表示如下:
式中,c表示光速;π表示圆周率;λ表示波长;
进一步得到透射率与波长的关系式。
3.根据权利要求1所述的一种镜像型一维光子晶体模型的温度传感的测量方法,其特征在于,所述步骤1中构成镜像型一维光子晶体模型的两种复介电常数材料A和B具有热膨胀效应和热光效应,且热膨胀效应和热光效应的数值量级不同。
4.根据权利要求1所述的一种镜像型一维光子晶体模型的温度传感的测量方法,其特征在于,所述步骤1中构成镜像型一维光子晶体模型的复介电常数材料A是砷化镓,复介电常数材料B是氟化镁。
5.根据权利要求1所述的一种镜像型一维光子晶体模型的温度传感的测量方法,其特征在于,所述步骤1中构成镜像型一维光子晶体模型的复介电常数材料A是二氧化钛,复介电常数材料B是乙醇。