[发明专利]拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器

权利要求书

1.拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，包括一个输入输出直波导、一个环形谐振腔，所述环形谐振腔包括：第一直波导、左半圆反馈环波导、右半圆反馈环波导、第二直波导、第一环形波导、第三直波导、第二环形波导以及第四直波导，所述第二直波导、第三直波导、第四直波导共线，所述输入输出直波导、第一直波导与第二直波导、第三直波导、第四直波导平行，所述左半圆反馈环波导的两端分别延伸出第一直波导的第一端和第二直波导的第一端，右半圆反馈环波导的两端分别延伸出第一直波导的第二端和第四直波导的第二端，第一环形波导的两端分别延伸出第二直波导的第二端和第三直波导的第一端，第二环形波导的两端分别延伸出第三直波导的第二端和第四直波导的第一端；所述输入输出直波导依次包括输入端、第五直波导、第六直波导、第七直波导、第八直波导、第九直波导以及输出端；

所述第二直波导与第五直波导构成第一方向耦合器，所述第三直波导与第七直波导构成第二方向耦合器，所述第四直波导与第九直波导构成第三方向耦合器，所述第一环形波导与第六直波导构成第一马赫曾德尔干涉仪结构，所述第一环形波导作为第一马赫曾德尔干涉仪结构的弯曲臂，所述第六直波导作为第一马赫曾德尔干涉仪结构的直臂，所述第二环形波导与第八直波导构成第二马赫曾德尔干涉仪结构，所述第二环形波导作为第二马赫曾德尔干涉仪结构的弯曲臂，所述第八直波导作为第二马赫曾德尔干涉仪结构的直臂。

2.如权利要求1所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述第一环形波导包括第一左圆环、第二半圆环、第一右圆环，第一左圆环的两端分别延伸出第二直波导的第二端和第二半圆环的第一端，第一右圆环的两端分别延伸出第二半圆环的第二端和第三直波导的第一端，所述第一左圆环、第一右圆环的内径与第二半圆环的内径相切，且第一左圆环、第二半圆环、第一右圆环之间的连接处呈平滑连接。

3.如权利要求2所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述第一左圆环和第一右圆环的内径为R2，第二半圆环的内径为R3，所述R2和R3相等。

4.如权利要求1所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述第二环形波导包括第三左圆环、第四半圆环、第三右圆环，第三左圆环的两端分别延伸出第三直波导的第二端和第四半圆环的第一端，第三右圆环的两端分别延伸出第四半圆环的第二端和第四直波导的第一端，所述第三左圆环、第三右圆环的内径与第四半圆环的内径相切，且第三左圆环、第四半圆环、第三右圆环之间的连接处呈平滑连接。

5.如权利要求4所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述第三左圆环和第三右圆环的内径为R4，第四半圆环的内径为R5，所述R4和R5相等。

6.如权利要求3或5所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述R4和R5大于R2和R3。

7.如权利要求6所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述左半圆反馈环和右半圆反馈环的半径为R1，所述R1大于R2、R3、R4和R5。

8.如权利要求1所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述输入输出直波导与所述环形波导之间的耦合通过第一方向耦合器、第二方向耦合器和第三方向耦合器实现。

9.如权利要求1所述的拱形环结构的级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，所述波导为无源脊形波导或条形波导。

10.拱形环结构的三环级联式马赫曾德尔干涉型光学生化传感器，其特征在于，包括一个输入输出直波导、一个环形谐振腔，所述环形谐振腔包括：第一直波导、左半圆反馈环波导、右半圆反馈环波导、第二直波导、第一环形波导、第三直波导、第二环形波导、第四直波导、第三环形波导以及第五直波导，所述第二直波导、第三直波导、第四直波导、第五直波导共线，所述输入输出直波导、第一直波导与第二直波导、第三直波导、第四直波导、第五直波导平行，所述左半圆反馈环波导的两端分别延伸出第一直波导的第一端和第二直波导的第一端，右半圆反馈环波导的两端分别延伸出第一直波导的第二端和第五直波导的第二端，第一环形波导的两端分别延伸出第二直波导的第二端和第三直波导的第一端，第二环形波导的两端分别延伸出第三直波导的第二端和第四直波导的第一端，第三环形波导的两端分别延伸出第四直波导的第二端和第五直波导的第一端；所述输入输出直波导依次包括输入端、第六直波导、第七直波导、第八直波导、第九直波导、第十直波导、第十一直波导、第十二直波导以及输出端；

所述第二直波导与第六直波导构成第一方向耦合器，所述第三直波导与第八直波导构成第二方向耦合器，所述第四直波导与第十直波导构成第三方向耦合器，所述第五直波导与第十二直波导构成第四方向耦合器；所述第一环形波导与第七直波导构成第一马赫曾德尔干涉仪结构，所述第一环形波导作为第一马赫曾德尔干涉仪结构的弯曲臂，所述第七直波导作为第一马赫曾德尔干涉仪结构的直臂；所述第二环形波导与第九直波导构成第二马赫曾德尔干涉仪结构，所述第二环形波导作为第二马赫曾德尔干涉仪结构的弯曲臂，所述第九直波导作为第二马赫曾德尔干涉仪结构的直臂；所述第三环形波导与第十一直波导构成第三马赫曾德尔干涉仪结构，所述第三环形波导作为第三马赫曾德尔干涉仪结构的弯曲臂，所述第十一直波导作为第三马赫曾德尔干涉仪结构的直臂。