[發明專利]一種基于晶格常數漸變型的多模式橢圓孔一維光子晶體納米束雙參量傳感器

在審

• 申請號: 201811242183.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109470651A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 田慧平;王佳文;孫富君;付中原;王錚
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種晶格常數漸變型多模式橢圓孔一維光子晶體納米束雙參量傳感器，屬光子晶體傳感技術領域。基于矩形硅波導首次引入晶格常數漸變的橢圓孔，晶格常數從波導中心到兩側逐漸增加，構成多模式一維光子晶體納米束傳感器，基模Q值大于1.5×10⁵，一階模Q值大約14696，FSR大約44.75nm。不同模式的電場分布不同，基模折射率靈敏度、一階模折射率靈敏度、基模溫度靈敏度和一階模溫度靈敏度構成傳感矩陣滿秩，實現溫度折射率同時傳感。相比傳統光子晶體納米束傳感器，本發明實現了雙參量同時檢測，適用范圍更廣，可行性更高。相比其他雙參量傳感器，該發明結構尺寸僅為12μm×0.7μm×0.22μm(長×寬×高)，尺寸大大減小，更有利于集成化。

技術領域

本發明提出了一種基于晶格常數漸變型的多模式橢圓孔一維光子晶體納米束傳感器結構，可以實現溶液中溫度和折射率的同時傳感，屬于光子晶體傳感器的技術領域。

背景技術

近年來，光子晶體傳感器由于具有高靈敏度、低探測極限、無標簽檢測、易于片上集成等優勢，受到了廣泛關注，取得了許多顯著的研究成果。例如，設計基于L3腔的平板光子晶體結構實現生化傳感(文獻1：Y.Liu,H.Salemink,“All-optical on-chip sensor forhigh refractive index sensing,”Applied Physics Letters,vol.106,no.3,pp.031116,2015)；設計光子晶體納米束集成結構應用于溫度傳感(文獻2：Y.Zhang,P.Liu,S.Zhang,W.Liu,J.Chen,Y.Shi,“High sensitivity temperature sensor based oncascaded silicon photonic crystal nanobeam cavities,”Optics express,vol.24,no.20,pp.23037-23043,2016)；設計傾斜排列直接耦合諧振腔結構的二維光子晶體傳感器應用于壓力傳感(文獻3：Y.Yang,H.Tian,D.Yang,N.Wu,J.Zhou,Q.Liu,Y.Ji,“Nanomechanical three dimensional force photonic crystal sensor usingshoulder-coupled resonant cavity with an inserted pillar,”Sensors andActuators A:Physical,vol.209.pp.33-40,2014)，等。