[發明專利]一種光子晶體微腔與光波導側向耦合的陣列傳感結構

有效

• 申請號: 202010025567.X
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111157491B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 王書濤;程琪;孔德明
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G01N21/41
• 分類號: G01N21/41
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 張建

1.一種光子晶體微腔與光波導側向耦合的陣列傳感結構，其特征在于：所述陣列傳感結構基于空氣孔呈三角晶格的二維光子晶體結構進行設計的，所述二維光子晶體結構為圓形空氣柱在硅板上呈三角形晶格進行周期排列而形成的二維光子晶體硅平板結構，通過移除中間一行的空氣孔形成光子晶體線型波導W1，在波導W1兩側各引入三個光子晶體微腔，每個光子晶體微腔包括聚集呈邊長小于晶格常數a的等邊三角形排列的三個空氣孔，并在垂直于三角形邊長的垂線方向各放置一個小空氣孔作為功能孔，所述功能孔半徑r2小于空氣孔半徑R；

將位于波導W1兩側并與之相鄰的兩行空氣孔由圓形改為半圓形且半圓形空氣孔的半徑增大到1.5R；通過改變功能孔與等邊三角形各邊垂線的角度θ，使之繞該等邊三角形的中心進行旋轉，θ=0o、θ=15o和θ=30o，以及通過改變功能孔半徑r2，r2=0.4R、r2=0.5R和r2=0.6R，從而調節光子晶體微腔的品質因子Q和靈敏度S。

2.根據權利要求1所述的一種光子晶體微腔與光波導側向耦合的陣列傳感結構，其特征在于：所述光子晶體結構尺寸為25a×20a，空氣柱陣列大小為24×19，硅板厚度T=0.61a，硅的折射率為3.45。

3.根據權利要求2所述的一種光子晶體微腔與光波導側向耦合的陣列傳感結構，其特征在于：所述空氣孔半徑R=0.43a，波導W1寬度Wg為2R，晶格常數a為615nm。

4.根據權利要求3所述的一種光子晶體微腔與光波導側向耦合的陣列傳感結構，其特征在于：所述光子晶體微腔的品質因子Q超過1×10⁴，靈敏度S超過120nm/RUI。