[发明专利]一种基于多小孔缺陷直接耦合微腔的高性能光子晶体传感器结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于多小孔缺陷直接耦合微腔的高性能光子晶体传感器结构。

背景技术

近年来，基于光子晶体器件如光子晶体波导(文献1：A.Goyal and S.Pal,“Design and simulation of high sensitive photonic crystal waveguide sensor,”Optik,vol.126,pp.240–243,Jan.2015)、光子晶体微腔(文献2：P.Zhang,H.Tian,D.Yang,Q.Liu,J.Zhou,L.Huang,Y.Ji,“Radius vertical graded nanoscale interlaced-coupled photonic crystal sensors array,”Opt.Commun.,vol.355,pp.331–336,May.2015)和光子晶体环形谐振腔(文献3：P.Sharma and P.Sharan,“Design of photonic crystal based ring resonator for detection of different blood constituents,”Opt.Commun.,vol.348,pp.19–23,Aug.2015)等的传感器被广泛应用在生物传感(文献4：D.Wang,Y.Liu,L.Yuan,J.Lei,X.Li,G.Wu,S.Hou,“An efficient optical biochemical sensor based on a polyatomic photonic crystal ring resonator,”Opt.Commun.,vol.372,pp.160–165,Apr.2016)、压力传感(文献5：S.Olyaee and A.Dehghani,“Nano-pressure sensor using high quality photonic crystal cavity resonator,”in CSNDSP,2012,paper 2,p.1–4)、和温度传感(文献6：S.Robinson and R.Nakkeeran,“PC Based Optical Salinity Sensor for Different Temperatures,”Photonic Sens.,vol.2,pp.187–192,Feb.2012)等领域。由于尺寸小、品质因数Q值高等优点，许多直接耦合光子晶体微腔传感器(文献7：Y.Liu and H.Salemink,“All-optical on-chip sensor for high refractive index sensing in photonic crystals,”EPL,vol.107,pp.34008,Aug.2014；文献8：X.Qian,Y.Zhao,Y.Zhang,Q.Wang,“Theoretical research of gas sensing method based on photonic crystal cavity and fiber loop ring-down technique,”Sens.Actuators B,vol.228,pp.665–672,Jan.2016；文献9：J.Zhou,H.Tian,D.Yang,Q.Liu,and Y.Ji,“Integration of high transmittance photonic crystal H2nanocavity and broadband W1waveguide for biosensing applications based on Silicon-on-Insulator substrate,”Opt.Commun.,vol.330,pp.175–183,May.2014)被先后提出。这些直接耦合传感器有的具有高的灵敏度S，有的具有高的品质因数Q，但是因为不能同时具有高灵敏度S和高的品质因数Q，导致传感器的整体性能FOM＝Q×S/λ_res比较低，只有几百。为了提高光子晶体直接耦合微腔传感器的整体性能，提出了一种基于多小孔缺陷直接耦合微腔的高性能光子晶体传感器结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种基于多小孔缺陷直接耦合微腔的高性能光子晶体传感器结构。

(二)技术方案