[发明专利]基于微腔Fano共振的传感方法及装置

权利要求书

1.基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，基于如下共振传感装置，所述共振传感装置包括轴对称光学微腔和耦合波导，轴对称光学微腔为柱型，包括直筒型实心圆柱微腔、直筒型空心圆柱微腔、微泡状实心柱形微腔、微泡状空心柱形微腔、微环腔、金属包覆柱形微腔；轴对称光学微腔的材料是二氧化硅、高分子聚合物、光学晶体、半导体材料；耦合波导是直径为0.5～1.5微米的光纤锥、高折射率的耦合棱镜或片上集成波导；当耦合波导样品与轴对称光学微腔发生耦合，离散的回音壁模式与连续背景光相消干涉，产生的Fano共振模式与样品相互作用，实现高灵敏度和高Q值的传感；所述的连续背景光是弱辐射模背景、低Q值的表面等离子激元模或低Q值的回音壁模式；样品与Fano共振信号的作用针对空心柱形微腔时发生在轴对称光学微腔内表面，金属包覆柱形微腔时发生在轴对称光学微腔外表面。

2.根据权利要求1所述的基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，Fano共振模式实现动态调谐，通过调节耦合波导与微腔的间距、固定耦合波导与微腔的间距或者改变耦合波导的耦合尺寸来完成。

3.根据权利要求1或2所述的基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，所述的Fano共振模式中，Fano共振谱的形状是洛伦兹凹型透射谷、非对称的透射谱。

4.根据权利要求1或2所述的基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，传感所用的Fano共振谱是非对称的线型或对称的EIT线型。

5.根据权利要求1或2所述的基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，采用柱形微腔与0.5～1.5微米的细光锥耦合来激发出高Q值、可调谐的Fano共振谱；柱形微腔同时拥有局域化的回音壁模式和非局域化的辐射模，使用细光纤锥同时激发出这两种模式；通过控制光锥与微腔的耦合强度，辐射模的损耗相应改变，造成光锥中直接透射的背景光强度随着耦合强度发生变化，在耦合点附近，回音壁模式与背景光相消干涉，形成不同几何形状的Fano共振谱型。

6.根据权利要求5所述的基于轴对称光学微腔的Fano共振传感装置的传感方法，其特征是，当待测样品与Fano光信号作用时，通过折射率的改变间接调制Fano光信号，Fano共振的波长发生变化，通过波长差的值就能推算出折射率的变化，从而达到传感测量的目的。