可集成的光子晶体双波导反向耦合式流体折射率传感器

摘要

本发明属于光电子技术领域，其特征在于，在半导体上采用电子束曝光和干法刻蚀工艺形成光子晶体双波导结构，光子晶体波导两端接有导光用的连接光波导，并通过选择湿法刻蚀去除牺牲层的一部分形成桥支撑结构。由于光子晶体双波导的反向耦合作用，偶对称传导模式交叉点对应频率的光能从直通波导反向耦合到耦合波导中，导致直通波导传输光谱出现明显凹陷。当被探测的流体物质充满光子晶体周期孔内、或所述光子晶体层的上下空间后，就改变了光子晶体双波导中传导模式的色散特性，或由于外力的作用改变了所述色散特性，都会引起偶对称传导模式交叉点频率的变化进而引起直通波导透射光谱的变化，从而实现了高灵敏度、可集成光子晶体结构的微流量折射率探测与传感。

主权项

1. 可集成的光子晶体双波导反向耦合式流体折射率传感器，其特征在于，含有：在一块Si-SiO2-Si衬底晶片上制作出来的下列各部件：Si衬底(51)，SiO2桥支撑结构(52)，位于Si衬底(51)之上，桥式Si平板(53)，位于SiO2桥支撑结构(52)之上，Si二维光子晶体(57)和连接波导(56)，是在所述桥式Si平板(53)上采用电子束曝光和干法刻蚀工艺形成的，该Si二维光子晶体(57)中的二维光子晶体的孔径、孔的排列周期是设定的，在所述Si二维光子晶体(57)中引进下述的两种不同结构的缺陷，分别形成Si直通波导(54)和Si耦合波导(55)，构成双波导，其中，除去一行空气孔并调节波导宽度形成直通波导(54)，该直通波导(54)的宽度调节范围为0.1W0～3.0 W0，W0是普通单行线缺陷的宽度，W0＝1.732a，a为晶格周期；通过改变一行空气孔的半径并调节波导宽度形成耦合波导(55)，耦合波导(55)的空气孔半径的调节范围为0.1r～3r，r是未改变之前空气孔的半径，该耦合波导的宽度调节范围是0.1W0～3.0 W0，W0＝1.732a；连接波导(56)分别位于直通波导(54)的输入、输出端和耦合波导(55)的输入、输出端，以产生传输光谱，所述直通波导(54)和耦合波导(55)的偶对称传导模式的群速度方向相反，这两个模式的交叉点对应频率的光能从直通波导(54)反向耦合到耦合波导(55)中去，导致直通波导(54)输出端的连接波导(56)上观测到的透过谱出现明显的凹陷，发生凹陷的频率随着所述周期孔中，或者该Si二维光子晶体(57)上下空间中的填充物质的折射率的变化而变化，实现了被探测流体物质的折射率探测和传感。