《基於矽周期波導微腔Fano諧振特性的片上感測單元及陣列》是依託浙大寧波理工學院，由喻平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於矽周期波導微腔Fano諧振特性的片上感測單元及陣列
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喻平
- 依託單位：浙大寧波理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統干涉型或微腔諧振型折射率感測器在尺寸、待測物耗量、靈敏度和多通道復用等方面受到限制，因此需要利用新的物理機制來設計新型感測器件。本項目設計一種狹縫周期波導微腔和Fabry-Perot波導腔的側向耦合結構，利用其產生的Fano諧振效應構建高靈敏度片上感測單元。狹縫周期波導微腔兼備尺寸小(<10μm)、模式體積低(V～10^-2 (λ/2n)^3)和品質因子高(Q>10^5)的優點，可有效地增強檢測光與待測物相互作用；Fano諧振產生的非對稱譜線具有比餘弦譜或洛侖茲譜線型更陡峭的斜率和更高的消光比，則能進一步提高檢測靈敏度。本項目擬開展該耦合結構及其感測特性的深入研究，闡明待測物特性對耦合結構諧振特性的影響規律，探索針對Fano諧振譜特徵的器件設計和檢測方法，並基於SOI平台製作感測單元和陣列以實現多通道復用感測。本項目的完成將為新型片上感測單元的設計提供一種新思路和器件物理基礎。
結題摘要
集成光感測器單元是構成片上實驗室等感測套用晶片的重要基礎。本項目研究了一類基於矽周期波導微腔的感測器設計及相關集成器件，利用周期波導結構極其緊湊，高Q值和低模式體積的特點，可以進一步發展多通道復用感測器陣列。系統地研究了單周期波導微腔片上感測單元的設計方法，理論研究結果表明，基於周期波導微腔的生化感測器即使在考慮水對信號光波吸收的情況下，感測靈敏度可以達到10^3 nm/RIU左右，檢測極限可接近10^-6RIU；基於電子束光刻和感應耦合電漿刻蝕，我們設計並驗證了基於深刻蝕工藝的大容差周期波導微腔和基於側向耦合的空氣模式周期波導微腔，Q值高達2*10^4，器件插入損耗優於-0.5dB；設計並驗證了一種新型Fano諧振結構，結構上只需要一個波導反射鏡，進一步減小了雙反射鏡結構的插入損耗；為了獲得多通道的感測復用，我們提出並實現了一種基於反對稱周期結構模式轉換的通道上下路濾波器，器件插入損耗優於-2dB。
