一种基于游标效应的片上折射率与温度双参量传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于游标效应的片上折射率与温度双参量传感器，包括两个跑道型亚波长光栅波导微环(传感微环)和一个跑道型普通微环(参考微环)。由单个亚波长光栅传感微环和一个参考微环组成的级联双环折射率传感器，提高了单个微环结构折射率传感器的灵敏度，并且利用游标效应有效地将折射率微小的变化转换为较大的谐振峰偏移量。本发明专利技术的折射率传感器将同等折射率变化引起的微环谐振峰偏移量放大了10倍以上，实现了折射率传感灵敏度7061nm/RIU。在级联双环结构基础上，本发明专利技术设计了由双传感环和一个参考环构成的基于游标效应的双参量传感器，首次实现了高灵敏度的折射率和温度双参量同时测量，且可以同时大幅度地提高折射率和温度传感的灵敏度。射率和温度传感的灵敏度。射率和温度传感的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于游标效应的片上折射率与温度双参量传感器


[0001]本专利技术涉及微纳光学传感
，具体涉及一种基于游标效应的片上折射率与温度双参量传感器。

技术介绍

[0002]近年来，许多硅基集成器件被用于设计折射率传感器，如微盘谐振器、微环谐振器、光子晶体等。特别是基于SOI平台的微环谐振器，由于其插入损耗低、稳定性高、设计简单和易于制造而被广泛关注。然而，条形波导微环具有很强的限光能力，折射率传感器的灵敏度很难得到进一步提高。为了解决这一难题，研究人员针对微环波导的提出了多种优化方案。例如，超薄波导微环，光子晶体波导微环、亚波长光栅波导微环。
[0003]超薄波导微环利用降低波导厚度的方法，在光源TM偏振方向下，波导将获得更深的倏逝场穿透，可将器件的灵敏度提升到150nm/RIU。然而，在光源TE偏振方向时，该方法对器件的灵敏度的提升是失效的。光子晶体微环可同时实现空气模与介质模的折射率传感测量，但是光子晶体微环对灵敏度的提升也十分有限，仅能实现200nm/RIU灵敏度。亚波长光栅微环是基于亚波长光栅波导设计的新型微环谐振器，其波导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于游标效应的片上折射率与温度双参量传感器，其特征在于：该片上折射率与温度双参量传感器包括两个传感环、一个参考环和三条总线波导，三条总线波导分别为波导一、波导二和波导三，参考环位于波导一和波导二中间，两个传感环均位于波导二和波导三中间，单个传感环和参考环组成了级联双环折射率传感器，双传感环和参考环构成了基于游标效应的双参量传感器；参考环位于波导一和波导二中间，光信号从波导一的左侧输入，满足谐振条件的光信号在参考环上跑道部分耦合进该参考环内，并经由该参考环下跑道部分耦合进波导二，光信号耦合进波导二后，经波导二从右向左传播，并在传感环上跑道部分耦合进传感环，传感环上均设置有传感窗口，分析物由该传感窗口注入进相应的传感环，光信号与分析物在传感环中发生相互作用，并最终在输出端得到两个尖锐的谐振峰，利用游标效应将外界环境微小的变化转换为谐振峰中心波长的偏移量，并通过两个传感环与参考环对齐分度差异，将偏移量大幅度地放大，监测出两个谐振峰中心波长的偏移量，即得到折射率和温度的变化量，从而同时实现折射率和温度的同时测量。2.根据权利要求1所述片上折射率与温度双参量传感器，其特征在于，所述两个传感环均为跑道型亚波长光栅波导微环，参考环为跑道型普通微环，由条形波导组成。3.根据权利要求1所述片上折射率与温度双参量传感器，其特征在于，所述波导一为条形波导，波导二右侧为条形波导，左侧为亚波长光栅波导，中间由渐变的拉锥波导连接。4.根据权利要求1所述片上折射率与温度双参量传感器，其特征在于，三条总线波导与两个用于上传下载的传感环的材质均为SOI。5.根据权利要求1所述片上折射率与温度双参量传感器，其特征在于，参考环和两个传感环的半径分别为5μm、8μm和8.25μm，跑道长度分别为3μm、4.5μm和4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力，胡志豪，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：