光波导器件及其光学结构制造技术

本公开提供了一种光波导器件及其光学结构，该光学结构包括沿光入射方向依次设置的第一金属薄膜层、介电层和第二金属薄膜层，第一金属薄膜层中设有第一纳米结构阵列，第二金属薄膜层外侧面平滑且均匀；第一纳米结构阵列嵌入或贯穿第一金属薄膜层，且占空比大于50％；占空比为一维的第一纳米结构阵列中非影响区域的长度与第一纳米结构的总长度的第一比值，或为二维的第一纳米结构中非影响区域的面积与第一纳米结构阵列的总面积的第二比值；光学结构将预设光频率的入射光耦合到沿第二金属薄膜层外侧面传播的表面波。本公开中光学结构能够有效提升器件的抗环境干扰能力，实现对低浓度的生物分子进行检测，并提高生物分子检测的稳定性和可重复性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及光学，特别涉及一种光波导器件及其光学结构。

技术介绍

1、表面等离极化激元(surface plasmon polariton，spp)是金属表面电荷与光场耦合形成的表面波，此表面波的谐振条件，如波长、强度、出射角等，随其所处环境的折射率而变化。因此表面等离激元共振(surface plasmon resonance，spr)被用于对环境折射率进行测量，在生物分子传感领域得到广泛的应用和研究。

2、如何将spr与光波导器件(如光纤)相结合，从而利用光纤导波技术来方便的激发spr并进行传感，是人们一直在研究的内容。金属薄膜上的纳米线槽阵列构成的spr微腔，及其集成在单模光纤端面形成的传感器件，是目前具有最高传感信噪比的光纤端面等离激元传感技术。这种微腔可以由中间的spp光栅耦合区域和旁边的spp反射区域构成，也可以由周期性结构及嵌入的缺陷结构构成，还能够和其他三维结构耦合进一步提高传感灵敏度。上述二维或三维结构与单模光纤端面的集成器件，已经在折射率传感实验中实现了10-7～10-6riu量级的噪声等效检测。

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【技术保护点】

1.一种光学结构，其特征在于，所述光学结构包括沿光入射方向依次设置的第一金属薄膜层、介电层和第二金属薄膜层，所述第一金属薄膜层、所述介电层和所述第二金属薄膜层形成MIM薄膜层；

2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述光学结构用于将所述预设光频率的入射光耦合到沿MIM波导介电层传输的光波，以及沿所述第二金属薄膜层外侧面传播的表面波；

3.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述表面波的第一倏逝深度小于预设的表面等离极化激元SPP对应的预设倏逝深度；

4.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述第一纳米结构阵列包括采用第一预设周期的第一周...

【技术特征摘要】

1.一种光学结构，其特征在于，所述光学结构包括沿光入射方向依次设置的第一金属薄膜层、介电层和第二金属薄膜层，所述第一金属薄膜层、所述介电层和所述第二金属薄膜层形成mim薄膜层；

2.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述光学结构用于将所述预设光频率的入射光耦合到沿mim波导介电层传输的光波，以及沿所述第二金属薄膜层外侧面传播的表面波；

3.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述表面波的第一倏逝深度小于预设的表面等离极化激元spp对应的预设倏逝深度；

4.如权利要求1所述的光学结构，其特征在于，所述第一纳米结构阵列包括采用第一预设周期的第一周期性结构，所述第一预设周期小于表面等离极化激元spp对应的预设波长；

5.如权利要求4所述的光学结构，其特征在于，所述纳米结构阵列还包括第二纳米结构阵列，所述第二纳米结构阵列包括采用第二预设周期的第二周期性结构；

6.如权利要求5所述的光学结构，其特征在于，所述第二周期性结构嵌入或贯穿所述第一金属薄膜层，所述第二预设周期小于所述第一预设周期。

7.如权利要求5所述的光学结构，其特征在于，所述第一周期性结构和/或第二周期性结构为完全周期排布的结构，或，对完全周期排布的结构在第一预设范围内调整后的结构。

8.如权利要求4所述的光学结构，其特征在于，所述纳米结构阵列还包括第三纳米结构阵列，所述第三纳米结构阵列包括单个或多个缺陷结构；

9.如权利要求8所述的光学结构，其特征在于，所述缺陷结构为嵌入或贯穿所述第一金属薄膜层，并插入到所述第一周期性结构中的非周期性纳米结构或与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨天，何晨佳，孙夏清，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：