Electric Field Sensor Based on Photonic Crystal Cavity With Liquid Crystal Infiltration

电场 材料科学 光学 时域有限差分法 光子晶体 折射率 光电子学 波长 灵敏度(控制系统) 干涉测量 物理 电子工程 量子力学 工程类
作者
Yong Zhao,Yanan Zhang,Ri-Qing Lv,Jin Li
出处
期刊:Journal of Lightwave Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (16): 3440-3446 被引量:35
标识
DOI:10.1109/jlt.2016.2576500
摘要

A miniaturized and high-sensitive electric field sensor based on liquid crystal (LC) infiltrated photonic crystal (PC) cavity is proposed, by combining the excellent resonant properties of PC cavity with the good demodulation properties of Mach-Zehnder interferometer (MZI). When external electric field is applied, the refractive index of LC will alter due to the electro-optic effect, and thus the corresponding resonant wavelength of PC cavity will also change. The wavelength shift of the transmitted light of PC cavity can be monitored by detecting the output intensity of MZI, and then enables the detection of the external electric field. With using finite difference time domain (FDTD) method, the wavelength sensitivity of the PC cavity is analyzed and optimized, and then the linear relationship between the output intensity of MZI and the external electric field is calculated. Results demonstrate that a quasilinear measurement of electric field can be achieved with high sensitivity of 7 nW per V/m and detection limit of 0.143 V/m.
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