[发明专利]基于光功率比值解调的集成波导光学生化传感器

权利要求书

1.一种基于光功率比值解调的集成波导光学生化传感器，其特征在于：

该集成波导光学生化传感器(1)包括光路部分、传感支路和电路部分；

光路部分在集成波导光学生化传感器(1)前部，包括激光器(2)、第一直光波导(3)、第一光波导定向耦合器(4)、传感支路光波导(5)、参考支路光波导(6)、第二光波导定向耦合器(8)、第二直光波导(9)和第三直光波导(10)、第一光电探测器(11)、第二光电探测器(12)；

电路部分在集成波导光学生化传感器(1)后部；包括第一连接电路(13)，第二连接电路(14)，数据采集与处理单元(15)；

传感支路光波导(5)上制作有传感池(7)，光波导芯层被待测生化样品溶液覆盖。

2.根据权利要求1所述的基于光功率比值解调的集成波导光学生化传感器，其特征还在于具有：激光器(2)为单波长激光器。

3.一种基于光功率比值解调的集成波导光学生化传感器的检测方法，其特征包括如下步骤：

a.激光器(2)输出单波长光波经第一直光波导(3)进入第一光波导定向耦合器(4)分成两路，分别进入传感支路光波导(5)和参考支路光波导(6)；传感支路光波导(5)中的光波在传感池(7)中与待测生化样品溶液发生相互作用，从而使得光波传输相位发生变化，待测生化样品溶液的浓度不同，其折射率则不同，对光波相位改变量的大小不同；传感支路光波导(5)和参考支路光波导(6)分别与第二光波导定向耦合器(8)的两个输入端相连，光波经第二光波导定向耦合器(8)耦合分束后分别进入第二直光波导(9)和第三直光波导(10)；

b.第二直光波导(9)和第三直光波导(10)输出的光波分别进入第一光电探测器(11)和第二光电探测器(12)进行光电转换，得到的光电流分别经第一连接电路(13)和第二连接电路(14)进入数据采集与处理单元(15)转换为光功率值；

c.由第一连接电路(13)进入数据采集与处理单元(15)的光电流转换的光功率值P₁和由第二连接电路(14)进入数据采集与处理单元(15)的光电流转换的光功率值P₂分别满足

P1=P0A1sin2(ΔΦ2)---(1)]]>

P2=P0A2cos2(ΔΦ2)---(2)]]>

其中P₀为激光器输出的光功率，A₁和A₂为与光电转换效率、光传输损耗和负载电阻相关的常数，ΔΦ＝2πΔn_effL/λ，L为传感池(7)覆盖的光波导长度，λ为激光器输出光波的波长，Δn_eff为传感池(7)区域波导有效折射率的改变量，其由波导芯层覆盖的待测生化样品溶液的折射率变化量Δn_c确定；数据采集与处理单元(15)对光功率P₁和P₂进行比值计算，有

R=P2P1=Cctan2(ΔΦ/2)---(3)]]>

其中C＝A₂/A₁，为常数；利用两路光功率的比值R，可计算得到待测样品溶液的折射率变化量Δn_c，进而获得待测生化样品的浓度信息。