[發(fā)明專利]拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310291546.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN103411925A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁國慧;王卓然;姚佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/45
• 分類號(hào): G01N21/45;G02B6/28
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

1.拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，包括一個(gè)輸入輸出直波導(dǎo)、一個(gè)環(huán)形諧振腔，所述環(huán)形諧振腔包括：第一直波導(dǎo)、左半圓反饋環(huán)波導(dǎo)、右半圓反饋環(huán)波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第一環(huán)形波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第二環(huán)形波導(dǎo)以及第四直波導(dǎo)，所述第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)共線，所述輸入輸出直波導(dǎo)、第一直波導(dǎo)與第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)平行，所述左半圓反饋環(huán)波導(dǎo)的兩端分別延伸出第一直波導(dǎo)的第一端和第二直波導(dǎo)的第一端，右半圓反饋環(huán)波導(dǎo)的兩端分別延伸出第一直波導(dǎo)的第二端和第四直波導(dǎo)的第二端，第一環(huán)形波導(dǎo)的兩端分別延伸出第二直波導(dǎo)的第二端和第三直波導(dǎo)的第一端，第二環(huán)形波導(dǎo)的兩端分別延伸出第三直波導(dǎo)的第二端和第四直波導(dǎo)的第一端；所述輸入輸出直波導(dǎo)依次包括輸入端、第五直波導(dǎo)、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)、第八直波導(dǎo)、第九直波導(dǎo)以及輸出端；

所述第二直波導(dǎo)與第五直波導(dǎo)構(gòu)成第一方向耦合器，所述第三直波導(dǎo)與第七直波導(dǎo)構(gòu)成第二方向耦合器，所述第四直波導(dǎo)與第九直波導(dǎo)構(gòu)成第三方向耦合器，所述第一環(huán)形波導(dǎo)與第六直波導(dǎo)構(gòu)成第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)，所述第一環(huán)形波導(dǎo)作為第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的彎曲臂，所述第六直波導(dǎo)作為第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的直臂，所述第二環(huán)形波導(dǎo)與第八直波導(dǎo)構(gòu)成第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)，所述第二環(huán)形波導(dǎo)作為第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的彎曲臂，所述第八直波導(dǎo)作為第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的直臂。

2.如權(quán)利要求1所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述第一環(huán)形波導(dǎo)包括第一左圓環(huán)、第二半圓環(huán)、第一右圓環(huán)，第一左圓環(huán)的兩端分別延伸出第二直波導(dǎo)的第二端和第二半圓環(huán)的第一端，第一右圓環(huán)的兩端分別延伸出第二半圓環(huán)的第二端和第三直波導(dǎo)的第一端，所述第一左圓環(huán)、第一右圓環(huán)的內(nèi)徑與第二半圓環(huán)的內(nèi)徑相切，且第一左圓環(huán)、第二半圓環(huán)、第一右圓環(huán)之間的連接處呈平滑連接。

3.如權(quán)利要求2所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述第一左圓環(huán)和第一右圓環(huán)的內(nèi)徑為R2，第二半圓環(huán)的內(nèi)徑為R3，所述R2和R3相等。

4.如權(quán)利要求1所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述第二環(huán)形波導(dǎo)包括第三左圓環(huán)、第四半圓環(huán)、第三右圓環(huán)，第三左圓環(huán)的兩端分別延伸出第三直波導(dǎo)的第二端和第四半圓環(huán)的第一端，第三右圓環(huán)的兩端分別延伸出第四半圓環(huán)的第二端和第四直波導(dǎo)的第一端，所述第三左圓環(huán)、第三右圓環(huán)的內(nèi)徑與第四半圓環(huán)的內(nèi)徑相切，且第三左圓環(huán)、第四半圓環(huán)、第三右圓環(huán)之間的連接處呈平滑連接。

5.如權(quán)利要求4所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述第三左圓環(huán)和第三右圓環(huán)的內(nèi)徑為R4，第四半圓環(huán)的內(nèi)徑為R5，所述R4和R5相等。

6.如權(quán)利要求3或5所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述R4和R5大于R2和R3。

7.如權(quán)利要求6所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述左半圓反饋環(huán)和右半圓反饋環(huán)的半徑為R1，所述R1大于R2、R3、R4和R5。

8.如權(quán)利要求1所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述輸入輸出直波導(dǎo)與所述環(huán)形波導(dǎo)之間的耦合通過第一方向耦合器、第二方向耦合器和第三方向耦合器實(shí)現(xiàn)。

9.如權(quán)利要求1所述的拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，所述波導(dǎo)為無源脊形波導(dǎo)或條形波導(dǎo)。

10.拱形環(huán)結(jié)構(gòu)的三環(huán)級(jí)聯(lián)式馬赫曾德爾干涉型光學(xué)生化傳感器，其特征在于，包括一個(gè)輸入輸出直波導(dǎo)、一個(gè)環(huán)形諧振腔，所述環(huán)形諧振腔包括：第一直波導(dǎo)、左半圓反饋環(huán)波導(dǎo)、右半圓反饋環(huán)波導(dǎo)、第二直波導(dǎo)、第一環(huán)形波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第二環(huán)形波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第三環(huán)形波導(dǎo)以及第五直波導(dǎo)，所述第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第五直波導(dǎo)共線，所述輸入輸出直波導(dǎo)、第一直波導(dǎo)與第二直波導(dǎo)、第三直波導(dǎo)、第四直波導(dǎo)、第五直波導(dǎo)平行，所述左半圓反饋環(huán)波導(dǎo)的兩端分別延伸出第一直波導(dǎo)的第一端和第二直波導(dǎo)的第一端，右半圓反饋環(huán)波導(dǎo)的兩端分別延伸出第一直波導(dǎo)的第二端和第五直波導(dǎo)的第二端，第一環(huán)形波導(dǎo)的兩端分別延伸出第二直波導(dǎo)的第二端和第三直波導(dǎo)的第一端，第二環(huán)形波導(dǎo)的兩端分別延伸出第三直波導(dǎo)的第二端和第四直波導(dǎo)的第一端，第三環(huán)形波導(dǎo)的兩端分別延伸出第四直波導(dǎo)的第二端和第五直波導(dǎo)的第一端；所述輸入輸出直波導(dǎo)依次包括輸入端、第六直波導(dǎo)、第七直波導(dǎo)、第八直波導(dǎo)、第九直波導(dǎo)、第十直波導(dǎo)、第十一直波導(dǎo)、第十二直波導(dǎo)以及輸出端；

所述第二直波導(dǎo)與第六直波導(dǎo)構(gòu)成第一方向耦合器，所述第三直波導(dǎo)與第八直波導(dǎo)構(gòu)成第二方向耦合器，所述第四直波導(dǎo)與第十直波導(dǎo)構(gòu)成第三方向耦合器，所述第五直波導(dǎo)與第十二直波導(dǎo)構(gòu)成第四方向耦合器；所述第一環(huán)形波導(dǎo)與第七直波導(dǎo)構(gòu)成第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)，所述第一環(huán)形波導(dǎo)作為第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的彎曲臂，所述第七直波導(dǎo)作為第一馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的直臂；所述第二環(huán)形波導(dǎo)與第九直波導(dǎo)構(gòu)成第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)，所述第二環(huán)形波導(dǎo)作為第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的彎曲臂，所述第九直波導(dǎo)作為第二馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的直臂；所述第三環(huán)形波導(dǎo)與第十一直波導(dǎo)構(gòu)成第三馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)，所述第三環(huán)形波導(dǎo)作為第三馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的彎曲臂，所述第十一直波導(dǎo)作為第三馬赫曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)的直臂。