[发明专利]一种基于微纳光纤的光子晶体纳米束微腔传感器阵列

说明书

本发明实施例提供了一种基于微纳光纤的光子晶体纳米束微腔传感器阵列，包括：N个并行排列的光子晶体纳米束微腔传感器；其中，每个光子晶体纳米束微腔传感器包括位于同一光纤上的作为带隙滤波器的第一光纤段和作为微腔的第二光纤段；所述第一光纤段具有第一数量个气孔光栅，所述第一数量个气孔光栅间隔相同且半径相同；所述第二光纤段具有第二数量个气孔光栅，所述第二数量个气孔光栅间隔相同且半径大小符合微腔谐振要求；所述第一光纤段和所述第二光纤段的各个气孔光栅是利用纳米级光束贯穿所在光纤形成的；所述第一光纤段和所述第二光纤段的直径为微米级或纳米级。应用本发明实施例能够实现无需借助额外设备，实现耦合的目的。

技术领域

本发明涉及光子晶体领域，特别是涉及一种基于微纳光纤的光子晶体纳米束微腔传感器阵列。

背景技术

自从上世纪八十年代末提出光子晶体概念以来，随着微纳加工制备技术的发展，光子晶体的相关技术得到了迅速发展和广泛应用。其中，光子晶体很重要的一个应用是用于实现光子晶体传感器。光子晶体传感器作为一种全新的传感器，能够利用光实现对目标的检测。

为了在同一时间对多种目标进行检测，可以将多个光子晶体传感器组成光子晶体传感器阵列。在相关技术中，常用的一种光子晶体传感器阵列由设置于硅片基底上的多个光子晶体传感器构成。每个光子晶体传感器包括一个波导和一个光子晶体微腔器件。其中，波导和光子晶体微腔器件均为单模光纤，波导通过与光子晶体微腔器件上的多个微腔耦合，来实现光的传播。但该光子晶体传感器阵列必须借助额外的设备才能实现耦合。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于微纳光纤的光子晶体纳米束微腔传感器阵列，以实现无需借助额外设备，实现耦合的目的。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于微纳光纤的光子晶体纳米束微腔传感器阵列，包括：

N个并行排列的光子晶体纳米束微腔传感器；

其中，每个光子晶体纳米束微腔传感器包括位于同一光纤上的作为带隙滤波器的第一光纤段和作为微腔的第二光纤段；

所述第一光纤段具有第一数量个气孔光栅，所述第一数量个气孔光栅间隔相同且半径相同；所述第二光纤段具有第二数量个气孔光栅，所述第二数量个气孔光栅间隔相同且半径大小符合微腔谐振要求；所述第一光纤段和所述第二光纤段的各个气孔光栅是利用纳米级光束贯穿所在光纤形成的；

所述第一光纤段和所述第二光纤段的直径为微米级或纳米级。

可选的，所述第二光纤段的第二数量个气孔光栅，包括：

第一子段的N_t个气孔光栅、第二子段的N_m个气孔光栅、第三子段的N_m个气孔光栅和第四子段的N_t个气孔光栅；

其中，所述第一子段、所述第二子段、所述第三子段和所述第四子段依次相邻；所述第一子段的气孔光栅和所述第四子段的气孔光栅呈镜像分布，所述第二子段的气孔光栅和所述第三子段的气孔光栅呈镜像分布；

所述第一子段的N_t个气孔光栅的半径相同；

所述第二子段的N_m个气孔光栅的半径呈递增式，其中，所述第二子段的N_m个气孔光栅中，与所述第一子段距离最近的目标气孔光栅的半径最小，且所述目标气孔光栅的半径与所述第一子段的气孔光栅的半径相同。

可选的，各个光子晶体纳米束微腔传感器的a_f不同，并且各个光子晶体纳米束微腔传感器的a_g不同；其中，所述a_f为所述第一光纤段任意相邻的两个气孔光栅的中心距离，所述a_g为所述第二光纤段任意相邻的两个气孔光栅的中心距离。