[发明专利]一种谐振腔增强的单片集成传感器及测量方法

权利要求书

1.一种谐振腔增强的单片集成传感器，其特征在于，包括谐振腔(1)、二维材料层(2)、电极(3)、绝缘包层(4)、耦合器(5)、单色激光器(6)、光电探测器(7)、波导(8)、绝缘层(9)和衬底层(10)；所述的绝缘包层(4)和二维材料层(2)从下到上依次位于谐振腔(1)上方，所述的绝缘层(9)和衬底层(10)从上到下依次位于谐振腔(1)下方，所述的波导(8)与谐振腔(1)位于同一层，且位于谐振腔(1)的一侧；所述的电极(3)设有两个，其中一个位于波导(8)上，另一个位于二维材料层(2)上，所述的耦合器(5)设置于波导(8)的两端，所述的单色激光器(6)连接波导(8)一端的耦合器(5)；所述的光电探测器(7)连接波导(8)另一端的耦合器(5)，所述的单色激光器(6)是波长在0.3-0.8微米的可见光波段激光器、波长在0.8-2微米的近红外波段激光器，或是波长在2-20微米的中红外波段激光器，所述的波导(8)的材料是由硅、锗、硅锗混合物、氮化硅、磷化铟、砷化镓、铌酸锂中的其中一种构成。

2.根据权利要求1所述一种谐振腔增强的单片集成传感器，其特征在于，所述的谐振腔(1)是由微环谐振腔、微盘谐振腔和光子晶体谐振腔其中的一种或几种构成。

3.根据权利要求1所述一种谐振腔增强的单片集成传感器，其特征在于，所述的二维材料层(2)是由石墨烯、过渡金属硫化物和黑鳞中的一种或几种构成，所述的二维材料层(2)是单层材料、多层材料或异质结材料。

4.根据权利要求1所述一种谐振腔增强的单片集成传感器，其特征在于，所述的耦合器(5)为端面耦合器或光栅耦合器。

5.一种基于权利要求1所述谐振腔增强的单片集成传感器进行测量的测量方法，其特征在于，外加电场通过电极(3)改变二维材料层(2)的费米能级，改变二维材料层(2)的介电常数特性，从而移动谐振腔(1)的共振波长；进而实现在同一波长下对共振峰进行采样，最终利用波导有效折射率与费米能级的关系，计算出谐振腔的品质因子、消光比和共振峰随外界环境变化的漂移，二维材料层(2)中二维材料的费米能级工作在入射光光子能量的二分之一以上，因此，利用外加电场调控谐振腔(1)的共振波长的时候，外加电场的变化不会对谐振腔的品质因子和消光比产生明显的影响。