[发明专利]基于集成光子元件的传感器系统

权利要求书

1.一种传感器，包括：

衬底管芯；

光子环形谐振器RR，位于所述衬底管芯上；

光子波导，位于所述衬底管芯上并耦合到所述光子环形谐振器RR；

激光器，位于所述衬底管芯上并耦合到所述光子波导，用于以谐振波长发射利用所述光子环形谐振器RR进行操作的光能，

其中所述传感器包括：

肽聚合物，位于所述光子环形谐振器RR上，对化学分析物具有亲和力；

增强子结合部分，所述增强子结合部分被耦合至所述肽聚合物，所述增强子结合部分包括硫醇基团；

表面联结连接体，所述表面联结连接体：（a）耦合至所述肽聚合物，（b）与所述光子环形谐振器RR的表面交联，以及（c）包括羧基或醛基中的至少一者；以及

光电检测器，位于所述衬底管芯上并耦合到所述光子波导，用于检测所述光子环形谐振器RR的响应于所述肽聚合物耦合到所述分析物而发生的折射率RI变化，

所述传感器与另一传感器相邻放置，以进行差分测量，

并且多个附加增强子结合部分能被联结至所述肽聚合物，以实现位点选择性化学合成。

2.如权利要求1所述的传感器，其中，所述分析物选自包括以下各项的组中的一项：液体酮、液体醇、液体醛、挥发性有机化合物VOC、金属离子、生物标志物、激素、液体酯、羧酸、醚、胺、卤代烃、蛋白质和多肽。

3.如权利要求1所述的传感器，其中，所述肽聚合物是可重复使用的并且不会响应于耦合到所述分析物而降解。

4.如权利要求1所述的传感器，包括位于所述衬底管芯上的光子环形谐振器RR阵列，所述光子环形谐振器RR阵列包括所述光子环形谐振器RR。

5.如权利要求4所述的传感器，其中，所述光子环形谐振器RR阵列中的每一个光子环形谐振器RR包括对所述分析物具特异性的亲和力。

6.如权利要求4所述的传感器，包括对与所述分析物不同的附加化学分析物具特异性的亲和力的附加光子环形谐振器RR。

7.如权利要求4所述的传感器，包括附加波导、以及耦合到所述光子波导和所述附加波导的分束器。

8.如权利要求1所述的传感器，其中，所述肽聚合物耦合到所述光子环形谐振器RR的表面，所述肽聚合物的分析物识别基序距离所述表面小于100 nm。

9.如权利要求1所述的传感器，其中，所发射的光能具有消逝场，并且所述肽聚合物比所述消逝场的厚度薄。

10.如权利要求1所述的传感器，其中，所述光子波导经由氧化物层耦合到所述肽聚合物。

11.如权利要求10所述的传感器，其中所述肽聚合物经由选自包括以下各项的组的一者耦合到所述氧化物层：胺、羧基、醛、硫醇、羟基和环氧化物。

12.如权利要求1所述的传感器，其中，所述肽聚合物终止于包括大于1.7的RI的高折射率聚合物元素，所述高折射率聚合物元素被配置成响应于所述肽聚合物耦合到所述分析物而增强所述RI变化。

13.如权利要求12所述的传感器，所述高折射率聚合物元素包括线性硫醚和砜、环状噻吩、噻二唑、噻蒽、噻蒽、四硫杂蒽、膦酸盐、磷腈、多膦酸盐、聚二茂铁基硅烷、含有磷间隔物和苯基侧链的聚二茂铁、ΤiΟ₂、ZrO₂、无定形硅、PbS和ZnS。

14.如权利要求1所述的传感器，包括位于所述衬底管芯上的控制换能器，所述控制换能器不包括对所述分析物具有亲和力的肽聚合物。

15.如权利要求1所述的传感器，其中，所述肽聚合物能被替换成分子印迹聚合物MIP。