[发明专利]锥型波导辅助的级联长周期波导光栅传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种锥型波导辅助的级联长周期波导光栅传感器，是一个基于锥型波导辅助的级联长周期光栅，其特征在于所述基于锥型波导辅助的级联长周期光栅由三部分相连构成：第一个长周期波导光栅(1)经过锥型波导(2)，连接第二个长周期波导光栅(3)，其中三个部分的芯层折射率相同，它们的包层折射率也相同。

2.一种根据权利要求1所述的锥型波导辅助的级联长周期光栅的传感器件，其特征在于所述锥型波导辅助的级联长周期光栅是由带有锥型波导（2）的聚合物波导刻蚀而成，首先采用紫外光光刻技术制作在硅基二氧化硅基底将基于锥型波导辅助的级联波导图形转移到光刻胶上，然后利用反应离子刻蚀法将基于锥型波导辅助的级联波导刻蚀成基于锥型波导辅助的级联长周期波导光栅。

3.根据权利要求2所述的锥型波导辅助的级联长周期波导光栅传感器的制备方法，其具体工艺过程及工艺步骤如下：

1)  利用等离子化学气相沉积在基底硅片上沉积一层二氧化硅作为光波导的下包层，从而形成硅基二氧化硅基底；

2)  用旋涂法将光刻胶均匀涂覆在硅基二氧化硅表面，将样品在一定温度下前烘一段时间，然后用特制的掩膜板对样品进行紫外曝光，将器件整体图样转移到光刻胶上；

3)  将上述样品放在烘箱固化一段时间，然后将其放在显影液中显影，去除掉未曝光的区域，为下一步反应离子刻蚀做准备；

4)  通入氧气，进行反应离子刻蚀，将样品的芯层刻蚀成长周期波导光栅的形状；

5)  在上面得到的样品上均匀涂覆上包层，烘培固化一段时间；宽带信号通过单模光纤将信号光耦合到第一个长周期波导光栅（1），光栅将第一个长周期波导光栅（1）的芯层（7）中的部分信号光耦合到包层中，以包层模的形式进行传输，即第一个长周期波导光栅（1）实现了马赫曾德干涉仪中光分束器的作用，光分束比大小由第一个长周期波导光栅（1）中的光栅凸起高度（13）进行控制；被分束后的光传输到锥型波导（2）；锥型波导（2）的过渡区逐渐变细时，锥型波导（2）的芯层（8）不足以将光束缚在里面传输，越来越多的光进入锥型波导（2）的包层中传输，包层中光的能量增加，包层模在外界中的渐逝波场也增加，光的传输特性会因外界因素—折射率，温度，应变，间接或直接地得发生变化；锥型波导（2）的芯层（9）逐渐变粗时，光由锥型波导（2）的包层重新耦合回到锥型波导（2）的芯层（9），信号光经过锥型波导（2）提高了传感的灵敏度；当信号光分别传输至第二个长周期波导光栅（3）中芯层（10）和包层时，芯层（10）和包层中的光通过第二个长周期光栅（3）相互耦合发生干涉，第二个长周期波导光栅（3）起到了马赫曾德干涉仪中光合波器的作用；可利用光谱分析仪测试干涉信号透射谱的变化进行传感。