[发明专利]一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器

权利要求书

1.一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，包括PDMS下包层以及设置于所述PDMS下包层上的波导芯层、将GOD通过偶联剂固定在波导芯层表面固化形成GOD上包层；

所述波导芯层包括波导宽度不同的侧壁周期性起伏的双边结构的聚合物波导布拉格光栅，所述聚合物波导布拉格光栅的一端作为窄输入波导，另一端作为宽输出波导；

所述波导芯层包括中心的聚合物波导布拉格光栅和以聚合物波导布拉格光栅对称等高度设置的填充结构；在波导芯层上方设置GOD上包层；

所述聚合物波导布拉格光栅为两侧侧壁周期性起伏结构包括交替的宽波导和窄波导，宽波导和窄波导均同中心线设置，光栅的周期为2744nm，宽波导的宽度为2000nm，窄波导的宽度为1000nm，聚合物波导布拉格光栅的厚度为1000nm，在周期性起伏结构的输出端口处外加长度为2372nm的输出波导，输出波导与宽波导同宽度；

所述聚合物波导布拉格光栅的调制深度为500nm，占空比为50％；所述PDMS下包层折射率为1.4040，所述聚合物波导布拉格光栅折射率为1.4880，所述GOD上包层折射率为1.3403，厚度为2～3μm。

2.如权利要求1所述的一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，所述PDMS下包层的厚度为2μm。

3.如权利要求1所述的一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，所述GOD上包层滴加0.5mg/mL～2.0mg/mL的葡萄糖溶液时，GOD上包层的折射率变化范围为1.3352～1.3403，进而导致聚合物波导布拉格光栅的中心波长在1532.93nm～1533.67nm之间变化，最大反射率变化范围为0.64～0.66。

4.如权利要求1所述的一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，所述聚合物波导布拉格光栅的制备工艺是：

在ITO衬底上旋涂厚度为2μm的PDMS下包层，PDMS的旋涂采用先低速后高速的旋涂方式，低速旋涂转速为300±2r/min，旋涂时间5s，高速旋涂转速为2500±2r/min，旋涂时间20s；

对旋涂后的PDMS下包层进行固化，PDMS下包层的表面使用氧等离子清洗改性，清洗时间为5min，功率为400W；

在改性后的PDMS下包层上涂敷增粘剂使PMMA平整的旋涂在PDMS下包层上方，PMMA的旋涂采用先低速后高速的旋涂方式，低速旋涂转速为400±2r/min，旋涂时间5s，高速旋涂转速为800±2r/min，旋涂时间25s；

选用干法刻蚀工艺刻蚀聚合物波导布拉格光栅结构，干法刻蚀条件：利用SF₆和O₂的混合气体且气体流量比为SF₆:O₂＝15:3，刻蚀出窄波导输入和宽波导输出的聚合物波导布拉格光栅结构；

在聚合物波导布拉格光栅上方继续旋涂PDMS 3～4μm，聚合物波导布拉格光栅上方的PDMS刻蚀同样利用干法刻蚀工艺，刻蚀出深度为2～3μm凹槽，使得在波导芯层表面形成2～3μm厚度的凹槽用于添加GOD。

5.如权利要求1所述的一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，使用浓度为30mg/mL的GOD溶液固化形成GOD上包层，GOD溶液中还加入有聚乙二醇。

6.如权利要求5所述的一种基于聚合物波导布拉格光栅的葡萄糖传感器，其特征在于，所述聚乙二醇为PEG5000Da，PEG5000Da与葡萄糖氧化酶的摩尔比为1：20。