[发明专利]一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器

权利要求书

1.一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于包括宽带光源、输入光波导、微腔传感单元、连接光波导、马赫-曾德干涉仪型滤波器、输出光波导、光探测器；且宽带光源、输入光波导、微腔传感单元、连接光波导、马赫-曾德干涉仪型滤波器、输出光波导、光探测器自左向右依次耦合连接。

2.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于所述的光探测器为集成式MSM型硅基光电探测器，用于测量最终输出光强。

3.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于宽带光源为外接的发光二极管；输入光波导、连接光波导、输出光波导均为单模传输平面集成光波导。

4.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于所述的微腔传感单元与待测物质直接相接触，微腔传感单元为二维光子晶体微腔或一维光子晶体纳米梁微腔；微腔传感单元随其所处待测环境不同而具有不同的谐振透射峰值波长；当待测物质的浓度引起其有效折射率变化而通过倏逝波作用于微腔传感单元导致其光学长度发生相应变化，从而进一步引起其谐振峰位置的变化；利用级联的马赫-曾德干涉仪型滤波器对不同波长的光能量具有不同透过率的特性，就能够将微腔传感单元的谐振峰的变化，转化为从马赫-曾德干涉仪型滤波器出射的光能量的变化。

5.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于当宽带光源的光信号耦合入输入光波导并经传播进入微腔传感单元；微腔传感单元输出光强光谱满足洛伦兹线型，即：

T1=AΔλ4(λ-λ0)2+Δλ2---(1)]]>

式（1）中，T₁为经过微腔传感单元后的透射系数，A为归一化系数，λ₀为谐振中心波长，Δλ为半极大全宽度，λ为入射光波长。

6.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于所述的马赫-曾德干涉仪型滤波器的光强透射系数T₂为：

T₂＝sin²(ΔLnπ/λ)    （2）

式（2）中，ΔL为马赫-曾德干涉仪型滤波器两臂之间的光程差，n为波导折射率，λ为入射光波长。

7.如权利要求1所述的一种马赫-曾德干涉仪与微腔级联的强度探测型传感器，其特征在于微腔传感单元与马赫-曾德干涉仪型滤波器之间通过连接光波导而形成级联，总的透射系数T表示为：

T＝T₁×T₂    （3）

即总的透射系数T为微腔传感单元透射系数T₁与马赫-曾德干涉仪型滤波器透射系数T₂的乘积。