[发明专利]基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感装置

权利要求书

1.一种基于少模氮化硅微环谐振器的折射率传感装置，其特征在于，包括：依次相连的扫频激光器、用于控制输出TE模式的偏振控制器、配置待测液体的上述少模氮化硅微环谐振器、聚焦机构、光电探测器、检测传感模块和信号发生器，其中：扫频激光器分别输出触发信号至信号发生器，偏振控制器将扫频光耦合至少模氮化硅微环谐振器的单模直波导中并经环形波导谐振增强和输出，聚焦机构将单模直波导输出的扫频光聚焦后，通过光电探测器得到数字光电信号，由检测传感模块换算得到待测液体的精确折射率；

所述的待测液体滴加于上述少模氮化硅微环谐振器的表面；

所述的少模氮化硅微环谐振器包括：若干个并列设置的波导单元，每个单元由单根用于输入输出的单模直波导和单个用于谐振的少模环形波导组成，其中：单元内的直波导和环形波导置于同一平面上且不相接触，单元间的直波导互相平行，单根单模直波导的两端分别作为输入端和输出端。

2.根据权利要求1所述的折射率传感装置，其特征是，所述的单根单模直波导为Z形结构；

所述的不相接触是指：直波导与环形波导距离最近处的距离为0.1μm-0.4μm。

3.根据权利要求1所述的折射率传感装置，其特征是，所述的单模直波导的宽度为0.6μm-1.5μm，厚度为0.2μm-0.8μm；所述的少模环形波导的内半径为20μm-40μm，宽度为1.5μm-3μm，厚度为0.2μm-0.8μm。

4.根据权利要求1所述的折射率传感装置，其特征是，所述的偏振控制器通过用于耦合的聚焦组件光纤与片上少模氮化硅微环谐振器的输入端相连。

5.根据权利要求1所述的折射率传感装置，其特征是，进一步包括用于校准的检偏器和用于检查耦合效率的空间光功率计，其中：检偏器和空间光功率计依次设置于聚焦组件和空间光电探测器之间，通过将检偏器调整为固定的角度，调整偏振控制器的角度至空间光功率计获得最大示数，此时即为TE模式光。

6.一种根据权利要求1～5中任一所述折射率传感装置的折射率检测方法，其特征在于，将待测液体滴加于微环谐振器上，通过调节耦合与偏振，使用可调谐扫频激光器扫频，并通过检测传感模块进行数据采样后经换算得到折射率，其中：Δλ为谐振波长的漂移量，λ为谐振波长，n_g为待测液体主轴折射率，Δn_eff为单模聚焦组件光纤的有效折射率；

所述的换算是指：由于微环附近折射率的细微改变，对波导外部不同模式光场的倏逝光产生影响，导致环内光场以及有效折射率的改变，从而改变微环透射谱中谐振波长的位置，通过测量比较基模和高阶模谐振峰漂移的差值，实现对微小折射率变化的精确测量。

7.根据权利要求6所述的折射率检测方法，其特征是，所述的可调谐扫频激光器的扫频输出波长范围是1480-1620nm，扫频速率为70nm/s。