[發明專利]一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構

有效

• 申請號: 201810286602.6
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN110319861B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張平;王宇飛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01D5/28
• 分類號: G01D5/28
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

1.一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，包括柔性襯底層、直波導、微環諧振腔以及開口角缺陷，直波導以及微環諧振腔均位于柔性襯底層上；微環諧振腔與直波導之間存在間隙；在直波導的兩端分別設置直波導入口和直波導出口；開口角缺陷位于微環諧振腔上，為微環諧振腔斷開一段圓弧所致，連接微環諧振腔的兩端斷口處形成連接弦，連接微環諧振腔圓心和微環諧振腔的兩端斷口處形成兩條直徑，兩條直徑所夾的圓心角即為開口缺陷的開口角，自微環諧振腔圓心做一條垂直于連接弦的垂線，該垂線平分連接弦，開口缺陷的開口角為大于零度且小于等于15度。

2.根據權利要求1所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，開口缺陷的開口角為6—10度。

3.根據權利要求1或者2所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，微環諧振腔與直波導之間存在間隙為耦合間隙，大小為80nm。

4.根據權利要求1或者2所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，直波導寬430nm，高230nm。

5.根據權利要求1或者2所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，微環諧振腔外半徑3.215μm，內半徑2.785μm。

6.根據權利要求1或者2所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構，其特征在于，采用折射率分別為1.56、3.47的SU-8和Si作為傳感系統的襯底和諧振腔材料。

7.如權利要求1—6之一所述的一種可實現雙傳感應用的微諧振腔結構在同時探測周圍環境折射率以及諧振腔結構所受壓力變化中的應用。

8.使用可實現雙傳感應用的微諧振腔結構進行周圍環境折射率以及諧振腔結構所受壓力變化探測的方法，其特征在于，在已知對稱和非對稱駐波模式諧振波長偏移的條件下，利用二階傳感特征矩陣M_RI,P的逆矩陣，可以同時檢測到周圍環境折射率的變化以及微環諧振腔承受的壓力，即：

其中，△n_e和p分別表示周圍環境折射率變化以及諧振腔所受壓力大小，M_RI,P^-1表示靈敏度矩陣的逆矩陣，△λ_r,SM和△λ_r,AM分別表示對稱駐波模式和非對稱駐波模式對應的諧振波長偏移；二階傳感特征矩陣M_RI,P如下：

其中，S_RI,SM和S_P,SM分別表示對稱駐波模式對應的折射率靈敏度和壓力靈敏度，S_RI,AM和S_P,AM分別表示非對稱駐波模式對應的折射靈敏度和壓力靈敏度。

9.根據權利要求8所述的使用可實現雙傳感應用的微諧振腔結構進行周圍環境折射率以及諧振腔結構所受壓力變化探測的方法，其特征在于，對稱駐波模式對應的折射率靈敏度和壓力靈敏度分別為77.07nm/RIU和5.01pm/kPa，非對稱駐波模式對應的折射率靈敏度和壓力靈敏度分別為69.54nm/RIU和5.72pm/kPa，此時利用二階傳感特征矩陣M_RI,P的逆矩陣同時檢測到周圍環境折射率的變化以及微環諧振腔承受的壓力，即：

10.如權利要求8或者9所述的使用可實現雙傳感應用的微諧振腔結構進行周圍環境折射率以及諧振腔結構所受壓力變化探測的方法在消除柔性光子器件在生物傳感應用中力光耦合效應影響中的應用。