[发明专利]一种基于椭圆孔渐变的低折射率模式的一维光子晶体纳米束腔生物传感器结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用椭圆孔渐变的低折射率模式的一维光子晶体纳米束腔生物传感器的实现方法，属于光子晶体传感器技术领域。

背景技术

近年来，光子晶体传感技术相对于电子传感技术和有标签的光传感技术来说，因具有不受电磁干扰、不会传染目标传感检测分子、能够集成到单个芯片级的传感平台而成为了一个全球吸引的研究领域，(文献1:C.J.ChoiandB.T.Cunningham.Single-stepfabricationandcharacterizationofphotoniccrystalbiosensorswithpolymermicrofluidicchannels[J],LabonaChip,6(10)(2006):1373–1380.文献2：Vollmer,FrankandLanYang.ReviewLabel-freedetectionwithhigh-Qmicrocavities:areviewofbiosensingmechanismsforintegrateddevices[J],Nanophotonics1(3-4)(2012):267-291.)，所有这些优点让光子晶体传感技术能够应用到众多领域，包括环境监控、健康医疗、生物医疗研发甚至国家安全等等。

例如，在基于二维光子晶体平板结构的传感技术方面已经得到显著的发展，应用到温度传感方面(文献3：H.Lu,M.P.Bernal.Integratedtemperaturesensorbasedonanenhancedpyroelectricphotoniccrystal[J],OpticsExpress,21(14),(2013):16311-16318)，应用到压力传感方面(文献4：D.Yang,H.Tian,N.Wu,Y.Yang,andY.Ji.Nanoscaletorsion-freephotoniccrystalpressuresensorwithultra-highsensitivitybasedonside-coupledpiston-typemicrocavity[J],SensorsandActuatorsA199,(2013):30-36)，应用到生化传感方面(文献5，W.Lai,S.Chakravarty,Y.Zou,Y.Guo,andR.T.Chen.Slowlightenhancedsensitivityofresonancemodesinphotoniccrystalbiosensors[J],Appl.Phys.Lett.102(4),,(2013):041111)。但是，这些基于二维光子晶体平板结构的传感器的尺寸相对较大，不利于尺寸进一步缩小的光传感芯片的集成。为了进一步缩小光子晶体传感器的尺寸，一维光子晶体传感技术得到了提出和发展，例如，应用到温度传感方面(文献6：Y.Zhang,Y.Shi.Temperatureinsensitivelower-index-modephotoniccrystalnanobeamcavity[J],OpticsLetters,40(2),(2015):264-267.)，应用到折射率传感方面(文献7：D.Yang,H.Tian,Y.Ji.High-Qandhigh-sensitivitywidth-modulatedphotoniccrystalsinglenanobeamair-modecavityforrefractiveindexsensing[J].AppliedOptics,54(1),(2015):1-5.)。但是，这些一维光子晶体传感器绝大部分是基于圆形穿孔的，只有个别的是基于矩形穿孔的(文献8：Y.Zhang,Y.Shi,Temperatureinsensitiveslottedair-modephotoniccrystalcavity[J].InOptoelectronicDevicesandIntegrationOpticalSocietyofAmerica，(2014,June):OF4A-6.)。为了能够进一步提高集成度，获得高灵敏度的一维光子晶体纳米束腔传感器，提出了基于椭圆孔渐变的低折射率模式的一维光子晶体纳米束腔生物传感器。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服上述现有技术的不足，本发明首次提出了一种椭圆孔渐变的低折射率模式的一维光子晶体纳米束腔生物传感器结构。

(二)技术方案