一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体制造技术

本发明专利技术提供一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，应用于折射率传感器，包括条形波导，条形波导的两侧面均刻蚀有锯齿形的侧晶格，条形波导包括第一反射区、渐变区和第二反射区，第一反射区和第二反射区内等间距刻蚀有多个圆柱形的第一晶格；渐变区内沿着其光路方向间隔刻蚀有多个圆柱形的第二晶格，所有第二晶格相对一竖直平面对称设置，且沿着远离该竖直平面方向第二晶格的刻蚀周期逐渐增大、第二晶格的直径逐渐增大；相邻两第一晶格之间、以及相邻两第二晶格之间均刻蚀有狭缝。本发明专利技术的有益效果：更好的将光限制在器件内部，光和待测物质充分接触，间接增加光和待测物质的接触面积，极大地增强了光与待测物质的相互作用，有利于提升器件传感灵敏度。器件传感灵敏度。器件传感灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体


[0001]本专利技术涉及微纳光学传感设备
，尤其涉及一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体。

技术介绍

[0002]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。基于SO I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关注，但由于条形波导的限光能力，使其在折射率传感性能方面很难得到进一步提高。常见的一维光子晶体是两种具有不同介电常数的材料固定在一个方向维度上周期性交替，普通的完美型一维光子晶体其折射率灵敏度仅在180nm/RI U左右，使折射率传感器的灵敏度受限。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为了解决目前一维光子晶体其折射率灵敏度限制折射率传感器灵敏度的提高，本专利技术的实施例提供了一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体。
[0004]本专利技术的实施例提供一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，应用于折射率传感器，包括条形波导，所述条形波导的两侧面均刻蚀有锯齿形的侧晶格，所述条形波导包括沿着其光路方向依次设置的第一反射区、渐变区和第二反射区，其中，
[0005]所述第一反射区和所述第二反射区内等间距刻蚀有多个圆柱形的第一晶格；
[0006]所述渐变区内沿着其光路方向间隔刻蚀有多个圆柱形的第二晶格，所有第二晶格相对一竖直平面对称设置，且沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期逐渐增大、所述第二晶格的直径逐渐增大；
[0007]相邻两所述第一晶格之间、以及相邻两所述第二晶格之间均刻蚀有狭缝。/>[0008]进一步地，所述渐变区内沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期从420nm线性渐变至490nm、所述第二晶格直径大小从128.52nm线性渐变至149.94nm。
[0009]进一步地，所述渐变区内沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期依次为420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、490nm，所述第二晶格直径大小依次为128.52nm、131.58nm、134.64nm、137.7nm、140.76nm、143.82nm、146.88nm、149.94nm。
[0010]进一步地，所述第一晶格的刻蚀周期为500nm，所述第一晶格的直径为153nm。
[0011]进一步地，所述狭缝的宽度为50nm。
[0012]进一步地，所述侧晶格的刻蚀周期为500nm，刻蚀深度为160nm。
[0013]进一步地，所述条形波导相对一水平平面上下对称。
[0014]进一步地，所述条形波导长度为22μm、宽度为850nm、厚度为250nm。
[0015]进一步地，所述侧晶格为等腰三角形。
[0016]进一步地，所述条形波导为SO I材质。
[0017]本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0018]1、本专利技术的一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，相对于一般的一维光子晶体去除了埋氧层，为光场和待测物质之间提供了更多的接触区域，渐变区内的第二晶格直径渐变设计和孔径晶格周期渐变设计可以更好的将光限制在器件内部，光和待测物质充分接触，间接增加光和待测物质的接触面积，极大地增强了光与待测物质的相互作用，有利于提升器件传感灵敏度，进而提高应用该悬浮槽锯齿形一维光子晶体的折射率传感器的灵敏度。
[0019]2、本专利技术的一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，锯齿形的侧晶格采用三角形刻蚀结构，相邻第一晶格和相邻第二晶格之间的狭缝设计，最大限度的提高了悬浮槽锯齿型一维光子晶体结构的折射率传感器的灵敏度，最终获得了674nm/RI U的高折射率灵敏度。
[0020]3、本专利技术的一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，在输入横向电偏振光，利用硅基材料的热光效应，改变悬浮槽锯齿型一维光子晶体的周围温度，实现了57.5pm/K的温度灵敏度，进而可以同时进行温度测量。
附图说明
[0021]图1是本专利技术一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体的平面结构示意图；
[0022]图2是图1中A处的截面图；
[0023]图3是图1中B处的局部放大图；
[0024]图4是本专利技术一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体的共振波长透射光谱；
[0025]图5是本专利技术一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体折射率传感灵敏度随三角形刻蚀深度变化曲线；
[0026]图6是本专利技术一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体折射率传感灵敏度随狭缝宽度变化曲线；
[0027]图7为不同折射率下的共振波长透射光谱变化图；
[0028]图8为不同温度下选定的共振波长透射光谱变化图。
[0029]图中：1、第一反射区；2、渐变区；3、第二反射区；4、第一晶格；5、第二晶格；6、侧晶格；7、狭缝。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。下面介绍的是本专利技术的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本专利技术的基本了解，但并不旨在确认本专利技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。
[0031]在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
[0032]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0033]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
[0034]进一步需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义
理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接；可以是机械连接,也可以是电连接；可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0035]请参考图1和2，本专利技术的实施例提供了一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，应用于折射率传感器，主要包括条形波导。所述条形波导为SOI材质，所述条形波导的纵截面近似为长方形。如本实施例中，所述条形波导长度L为22μm、宽度Ws为850nm、厚度H为250nm。
[0036]再结合图3所示，所述条形波导的两侧面均刻蚀有锯齿形的侧晶格6，所述侧晶格6的形状为三角形，优选为等腰三角形。所述侧晶格6由所述条形波导上侧面向下刻蚀、以及由其下侧面向上刻蚀形成，所述条形波导的上侧面上和下侧面的多个侧晶格6均等间距间隔设置。如本实施例中，所述侧晶格6的刻蚀周期a
t
为500nm。
[0037]所述条形波导包括沿着其光路方向依次设置的第一反射区1、渐变区2和第二反射区3，所述第一反射区1和所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，应用于折射率传感器，其特征在于：包括条形波导，所述条形波导的两侧面均刻蚀有锯齿形的侧晶格，所述条形波导包括沿着其光路方向依次设置的第一反射区、渐变区和第二反射区，其中，所述第一反射区和所述第二反射区内等间距刻蚀有多个圆柱形的第一晶格；所述渐变区内沿着其光路方向间隔刻蚀有多个圆柱形的第二晶格，所有第二晶格相对一竖直平面对称设置，且沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期逐渐增大、所述第二晶格的直径逐渐增大；相邻两所述第一晶格之间、以及相邻两所述第二晶格之间均刻蚀有狭缝。2.如权利要求1所述的一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，其特征在于：所述渐变区内沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期从420nm线性渐变至490nm、所述第二晶格直径大小从128.52nm线性渐变至149.94nm。3.如权利要求2所述的一种悬浮槽锯齿形一维光子晶体，其特征在于：所述渐变区内沿着远离该竖直平面方向所述第二晶格的刻蚀周期依次为420nm、430nm、440nm、450nm、460nm、470nm、480nm、4...

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