[发明专利]一种用于双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构

权利要求书

1.一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，由柔性衬底层、总线波导、微环型谐振腔以及设置在微环谐振腔上的穿孔型缺陷组成，总线波导以及微环谐振腔设置在柔性衬底层上；微环谐振腔与总线波导之间存在间隙；在总线波导的两端分别设置总线波导入口和总线波导出口；穿孔型缺陷位于微环谐振腔上，整体形状为圆柱体，穿孔型缺陷形状为圆柱体，其高度与微环谐振腔一致，小于微环谐振腔的圆环宽度，从俯视方向来看，自穿孔型缺陷截面的中心出发，经微环谐振腔的圆心到总线波导进行连线，这一连线垂直于总线波导；沿这一连线，总线波导与微环谐振腔的距离即为两者之间存在的间隙；从光传播角度来看，光从总线波导入口输入并在间隙处通过耦合进入到微环谐振腔并沿着顺时针或者逆时针方向进行传输，光在微环谐振腔中经过穿孔型缺陷后，产生两个传播方向相反的光场。

2.根据权利要求1所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，微环型谐振腔的外半径3.215μm，内半径2.785μm，高度为230nm。

3.根据权利要求1所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，微环型谐振腔与总线波导之间存在间隙为耦合间隙，大小为80nm。

4.根据权利要求1所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，总线波导的截面为矩形，宽度为430nm，高度为230nm。

5.根据权利要求1所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，穿孔型缺陷为圆柱形，半径为130nm，高度为230nm。

6.根据权利要求1所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构，其特征在于，采用折射率为1.56的SU-8作为传感系统的柔性衬底材料，以及采用折射率为3.47的Si作为总线波导与微环型谐振腔的材料。

7.利用如权利要求1—6之一所述的一种用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构实现折射率与压力的双传感的方法，其特征在于，利用微环腔内中两种不同驻波模式对于折射率与压力因素变化的灵敏度不同，在已知对称和非对称驻波模式谐振波长偏移的条件下，求解二阶灵敏度逆矩阵，能够实现周围环境折射率与谐振腔所承受压力变化的双传感：

其中，Δn和Δp分别表示周围环境折射率变化以及谐振腔所受压力大小，M_RI,P^-1表示灵敏度矩阵的逆矩阵，Δλ_,SM和Δλ_,ASM分别表示对称驻波模式和非对称驻波模式对应的谐振波长偏移；二阶灵敏度特征矩阵M_RI,P如下：

其中，S_RI,SM和S_P,SM分别表示对称驻波模式对应的折射率灵敏度和压力灵敏度，S_RI,ASM和S_P,ASM分别表示非对称驻波模式对应的折射灵敏度和压力灵敏度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对称驻波模式对应的折射率灵敏度和压力灵敏度分别为76.03nm/RIU和5.37pm/kPa，非对称驻波模式对应的折射率灵敏度和压力灵敏度分别为68.82nm/RIU和6.15pm/kPa；对称驻波模式对应的折射率探测极限和压力探测极限分别为1.739×10^-4RIU与2.41kPa；非对称驻波模式对应的折射率探测极限和压力探测极限分别为1.024×10^-4RIU与1.146kPa。

9.如权利要求1—6之一所述的用于折射率与压力的双传感的高Q穿孔柔性微环谐振腔的结构在柔性光子器件的生物传感应用中的应用。

10.如权利要求7或者8所述的方法在柔性光子器件的生物传感应用中的应用。