[发明专利]聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器

说明书

本发明公开了一种聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器。其包括从下往上依次层叠的基底、下包层和上包层；所述下包层设置有贯穿其上表面的单模波导，所述单模波导的两端分别设置有光输入端和光输出端；所述单模波导与所述光输入端连接的一端设置有第一弧形部分，与所述光输出端连接的一端设置有第二弧形部分；所述第一弧形部分的外侧设置有参考微盘，所述参考微盘通过第一多模干涉耦合器与所述第一弧形部分连接；所述第二弧形部分的外侧设置有液体微腔，所述液体微腔通过第二多模干涉耦合器与所述第二弧形部分连接。本发明结构简单紧凑、性能稳定，易于集成化、规模化，抗电磁干扰能力强，在低浓度生物检测领域具有很强的实际应用价值。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器。

背景技术

光学生物传感器由于其灵敏度高，抗电磁干扰，可多功能集成及高灵活性等优势广泛应用于临床分析、医疗诊断、食品药品安全和环境检测中。但是当前诸如癌症、艾滋病和一些快速传播的病毒(SARS、Ebola)等仍然是人类健康的巨大威胁，为了解决这些问题需要在分子探测领域对极低浓度生物分子的特性进行快速可靠的检测，这不仅对生物传感器的性能提出了更高的要求，也对传感器的便携、特异性和集成特性有更多的需求。其中回音壁模式的谐振腔由于具有高Q值的特点对折射率的扰动非常敏感还具有很高的分辨率，可以提高灵敏度和降低探测极限；同时谐振腔的表面还可以进行表面功能化修饰，从而只能与特定的生物分子发生相互作用；回音壁模式谐振腔是无标记检测，相对于荧光检测不会对待测物质产生干扰反应，操作简单。因此，回音壁模式的光学谐振腔引起了人们的广泛研究。

发明内容

本发明的发明目的是：为了解决现有平面光波导谐振腔传感器利用消逝场传感的不足，本发明提出了一种结构简单紧凑、制作工艺难度小、易于集成的聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器。

本发明的技术方案是：一种聚合物微盘与液体微腔级联的高灵敏度生化传感器，包括从下往上依次层叠的基底、下包层和上包层；所述下包层设置有贯穿其上表面的单模波导，所述单模波导的两端分别设置有光输入端和光输出端；所述单模波导与所述光输入端连接的一端设置有第一弧形部分，与所述光输出端连接的一端设置有第二弧形部分；所述第一弧形部分和第二弧形部分均为向所述单模波导外侧凸起的弧形结构；所述第一弧形部分的外侧设置有参考微盘，所述参考微盘通过第一多模干涉耦合器与所述第一弧形部分连接；所述第二弧形部分的外侧设置有液体微腔，所述液体微腔通过第二多模干涉耦合器与所述第二弧形部分连接。

进一步地，所述基底采用硅，所述下包层采用二氧化硅，所述上包层采用聚合物材料。

进一步地，所述参考微盘与所述单模波导采用相同的材料和波导厚度。

进一步地，所述参考微盘与所述液体微腔采用不同的半径尺寸。

进一步地，所述单模波导、参考微盘、液体微腔、第一多模干涉耦合器和第二多模干涉耦合器均采用平面集成光波导。

进一步地，所述参考微盘和所述液体微腔具有近似周期性滤波特性。

进一步地，所述液体微腔从上包层刻蚀穿透基底。

进一步地，所述参考微盘和所述液体微腔通过所述单模波导级联。

进一步地，所述单模波导与所述参考微盘通过所述第一多模干涉耦合器实现光场耦合。

进一步地，所述单模波导与所述液体微腔通过所述第二多模干涉耦合器实现光场耦合。