[发明专利]一种光子晶体传感单元及传感器

说明书

本发明公开一种光子晶体传感单元及传感器。其中，所述传感单元，包括位于基底平板上沿光传播方向顺次间隔设置的第一波导、介质层堆栈结构和第二波导，在垂直于光传播方向上介质层堆栈结构的宽度与基底平板的宽度相等；介质层堆栈结构包括第一介质层与第一空隙交替排列的一维光子晶体结构和至少两个由第二空隙和第三空隙及二者之间的第二介质层构成的缺陷体，所有缺陷体中至少两个缺陷体的尺寸不相同；任意两个缺陷体之间、第一波导与相邻的缺陷体之间、第二波导与相邻的缺陷体之间设置有一维光子晶体结构。本发明提供的一种光子晶体传感单元及传感器，节约了液体样本，并提高了对液体浓度的检测效率。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种光子晶体传感单元及传感器。

背景技术

光子晶体是指具有光子带隙(Photonic Band-Gap，简称为PBG)特性的人造周期性电介质结构，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的特点，其在环境监控、健康医疗、生物医疗研发等众多领域得到了应用。

一维光子晶体由两种介质周期交替叠层而成，在垂直于介质层所在平面方向上的折射率是空间坐标的一维周期性函数，而在平行于介质层所在平面方向上介电常数不随空间位置而变化。现有技术公开了一种一维堆栈型模式间隔腔光子晶体折射率传感器，在绝缘体上硅(Silicon-On-Insulator，以下简称SOI)层加工出宽度渐变型的一维光子晶体阵列，通过对垂直于折射率周期变化方向上的宽度进行二次调制引入缺陷，通过对液体折射率变化的检测实现对液体的浓度检测。但上述这种一维光子晶体传感器只有一个传感单元，每次只能检测待测样本中一种液体的浓度，检测效率和样本利用率较低。

因此，如何提出一种一维光子晶体传感单元，能够提高对液体浓度的检测效率，成为业界亟待解决的重要课题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种光子晶体传感单元及传感器。

一方面，本发明提出一种光子晶体传感单元，包括：

位于基底平板上沿光传播方向顺次间隔设置的第一波导、介质层堆栈结构和第二波导，在垂直于所述光传播方向上所述介质层堆栈结构的宽度与所述基底平板的宽度相等；

所述介质层堆栈结构包括第一介质层与第一空隙交替排列的一维光子晶体结构和至少两个缺陷体，每个缺陷体均由厚度发生改变的一个所述第一介质层和/或，厚度发生改变的与该第一介质层相邻的所述第一空隙形成，包括第二空隙和第三空隙及所述第二空隙和所述第三空隙之间的第二介质层，所有缺陷体中至少两个缺陷体的尺寸不相同；

任意两个所述缺陷体之间、所述第一波导和与所述第一波导相邻的所述缺陷体之间、所述第二波导和与所述第二波导相邻的所述缺陷体之间设置有所述一维光子晶体结构。

其中，所述缺陷体有两个，第一缺陷体靠近所述第一波导，第二缺陷体靠近所述第二波导，所述第一缺陷体与所述第一波导之间的第一距离等于所述第二缺陷体与所述第二波导之间的第二距离。

其中，所述第一缺陷体与所述第一波导之间的所述第一介质层的数量为5，所述第一缺陷体与所述第二缺陷体之间的所述第一介质层的数量为4。

其中，所述第一缺陷体的第二介质层的厚度为0.1609微米，所述第一缺陷体的第二空隙的厚度和第三空隙的厚度都为0.3665微米；所述第二缺陷体的第二介质层的厚度为0.149微米，所述第二缺陷体的第二空隙的厚度和所述第三空隙的厚度都为0.3725微米。

其中，所述缺陷体的所述第二空隙的厚度和所述第三空隙的厚度相等。

其中，所述一维光子晶体结构的晶格常数为0.298微米，所述第一介质层的厚度为0.149微米。