光子晶体压力传感结构是利用光子晶体的光子带隙和光子局域等特性实现的光学结构。在本团队此前的工作基础上,本文通过考虑环境温度的影响进一步提高了压力传感结构的灵敏度和精度,实现更具有实用性的高灵敏度和精度的、不同压力测量范围的压应变型和拉伸应变型压力传感结构。其中,压应变型传感结构的测量范围为0-2GPa,灵敏度和精度分别为:15.045 nm/GPa和0.0052GPa。拉伸应变型传感结构的测量范围为0-1?N,灵敏度和精度分别为1.214 nm/?N和0.396?N。本文采用COMSOL Muitiphysics 5.4进行设计和仿真,并且结合Rsoft2013分析光子晶体的能带特性。具体工作如下:首先设计二维光子晶体滤波结构,分析滤波结构在受到压应力和温度作用情况下的光学滤波性能的变化,发现当压应力和温度同时增加以及单独增加的时候,滤波模式峰值都会随之线性红移,根据该光学特性设计光子晶体压力和温度传感结构,利用矩阵法可计算得到更加准确的压力值。本文主要研究柱型光子晶体,采用光弹特性较好的砷化镓作为介质柱材料,背景为空气。通过Rsoft软件仿真得出在TE模式下光子晶体的光子带隙。在滤波结构的设计中,为了便于实现后续的温度-压应力传感结构的设计,将光波导设计成直角波导;腔结构则是通过设计对称非均匀大小的砷化镓介质柱形成,优化后的结构品质因子可达6750,利用所采用材料的光弹特性,纯压力传感结构的灵敏度高达15.88nm/GPa。精度为0.0145GPa,这个精度中包含了温度变化导致的误差。基于与上述相同的光子晶体结构设计温度传感结构。为了便于和压力传感部分相结合,光波导设计成礼帽形结构,腔结构则是在礼帽结构的出口端完美晶格格点位置回填4个砷化镓介质柱的方式实现,该滤波结构在参数优化后的品质因子可达7500。根据砷化镓的热光系数计算得到该结构的温度灵敏度为0.007nm/℃。将上述两种结构结合,考虑不同环境温度的影响,设计高精度的受压应力作用的传感结构,为单输入、双输出的滤波结构,分别用于压力输出和温度输出。根据耦合模式理论分析腔结构对光子传输的影响。优化后得到双输出结构的两个端口温度灵敏系数分别是k₂=2.0/10=0.02nm/℃,k₃=.007/10=0.007nm/℃,最终腔2的品质因子为7869,利用矩阵方法计算得到压力灵敏度为15.902nm/GPa,测量精度为0.0121GPa。实现了去除温度影响的具有高灵敏度和精度的压力传感功能。对于温度输出部分,考虑到所采用材料的温度灵敏系数较低,引入具有较高温度灵敏系数的PDMS材料,提高温度灵敏度以期更好的消除温度影响。优化后的引入PDMS材料的双输出结构的温度灵敏系数分别为k₂=0.19/10=0.019nm/℃,₃k=0.238/10=0.0238nm/℃,温度输出对应的温度灵敏系数提升了三倍多,该结构的压力灵敏度为15.045 nm/GPa,精度为0.0052GPa,得到了具有更高精度的压力传感结构,更有效去除了温度影响。另外,考虑到不同测量范围的需求,设计了拉伸应变型压力传感结构,并考虑温度的影响。同样设计双输出滤波结构,双输出的两个端口的温度灵敏系数分别为k₂=0.066/10=0.0066nm/℃,₃k=0.197/10=0.0197nm/℃,传感结构的压力灵敏度为1.214nm/?N,精度是0.396?N。