[發明專利]基于光強探測的集成光波導微腔傳感器

無效

• 申請號: 201210052575.9
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102636456A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 張曉光;吳遠大;王玥;張家順;安俊明;王紅杰;李建光;胡雄偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及光傳感領域，尤其涉及一種基于光強探測的集成光波導微腔生化傳感器。?

背景技術

生物和化學傳感器已廣泛應用于航天、航空、國防、科技和工農業生產等各個領域中。光學傳感器是傳感技術的重要組成部分，其基本原理是：被測物質與光場相互作用，從而使光場的某些參量(如波長、相位、偏振、光強等)發生變化。?

集成光波導傳感器具有抗電磁干擾、耐惡劣環境(如高溫、核輻射等)、選擇性好、靈敏度高、響應快、便于集成等優點，在臨床醫學、生物工程、食品工業、環境污染等領域展現出十分廣闊的應用前景。集成光波導傳感器通常采用干涉或者諧振等原理。采用諧振原理的集成光波導傳感器具有靈敏度高，能耗低，易于集成等優點而被廣泛地研究。?

基于諧振原理的集成光波導傳感器，為了獲得高的靈敏度和低的探測極限，通常要求微腔的Q很高(-10⁶)。這使得傳感器的制備對工藝的要求很苛刻。基于諧振原理的集成光波導傳感器通常還需要高靈敏度的光譜儀或者穩定性高、帶寬窄的激光光源。?

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于光強探測的集成光波導微腔傳感器，其是具有高靈敏度、集成度高的光學微腔生化傳感器，具有降低了光傳感系統的成本、靈敏度很高、探測極限小和降低了工藝要求的優點。?

為達到上述目的，本發明提供一種基于光強探測的集成光波導微腔傳?感器，包括：?

一第一3dB光分束器，包括一輸入波導、一第一輸出波導和一第二輸出波導；?

一第二3dB光分束器，包括一光輸入波導、一第一光輸出波導和一第二光輸出波導，所述第二3dB光分束器的光輸入波導與第一3dB光分束器的第二輸出波導連接；?

一傳感微腔，其一側與第二3dB光分束器的第一光輸出波導耦合；?

一樣品槽，其用于容置傳感微腔；?

一2×1光合束器，包括一第一輸入光波導、一第二輸入光波導和一輸出光波導，所述2×1光合束器的第一輸入光波導與傳感微腔的另一側耦合；?

一參考微腔，其一側與第二3dB光分束器的第二光輸出波導耦合，另一側與2×1光合束器的第二輸入光波導耦合；?

所述2×1光合束器的輸出光波導的輸出光強與第一3dB光分束器的第一輸出波導的輸出光強的比值作為最終的傳感信號。?

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：?

1.本發明設計簡單、制備方便、與標準的CMOS工藝兼容、易于集成。?

2.本發明不需要光譜儀、激光器等昂貴設備，從而極大的降低了光傳感系統的成本。?

3.本發明的靈敏度很高，探測極限小。?

4.本發明對微腔Q因子等因素的要求很低，降低了工藝要求。?

5.本發明的傳感特性對光源的強度、3dB帶寬等因素不敏感，降低了光源的要求。?

附圖說明

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明，其中：?

圖1是光學微腔生化傳感器的結構示意圖；?

圖2是光譜圖，其中：?

圖2(a)是入射光源的光譜圖；?

圖2(b)是第一3dB光分束器的第一輸出波導輸出光束的光譜圖；?

圖2(c)是當被測物質為純凈的去離子水(折射率為1.33)時，2×1光合?束器的輸出光波導輸出光束的光譜圖；?

圖3是當樣品槽內折射率變化為10^-2，2×1光合束器的輸出光波導輸出光束的光譜圖。?

圖4是參考微腔下載光束在λ＝1.55μm附近的歸一化光譜分布圖。?

具體實施方式

請參閱圖1所示，本發明提供一種光學微腔傳感器，包括：?

一第一3dB光分束器1、一第二3dB光分束器2和2×1光合束器5；?

一傳感微腔3和一參考微腔6；?

一樣品槽4，該樣品槽4用于容置傳感微腔3。?