摘要

沟道型波导和亚波长光栅波导将光限制在波导芯材料外部的独特能力引起了研究人员对它们在化学和生物传感中的应用的极大兴趣。但是与条形波导相比，这些波导结构中对光纤侧壁粗糙度引起的散射损失的高灵敏度使研究人员对其功能并不确定。本文通过定量比较各种波导几何形状的传感性能，为每种传导模式得出各自的品质因数。本文的这些方法（可以比较容易地应用于其他材料系统）考虑到了模态限制和粗糙度散射损失，后者使用具有第一波恩近似的体积电流（格林函数）方法来计算。对于基于标准220 nm 硅晶绝缘体平台的通信波长下（λ=1550nm）的设备，其传播损耗主要受随机线边缘侧壁粗糙度散射的限制，本文的模型预测出了经过正确设计的横磁模偏振带状波导拥有最佳性能，而优化的沟道型波导比其他几何形状的波导的增强拉曼光谱表现出超过5倍的性能增强。

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