超灵敏的光子折射率传感器基于混合双槽子波长格子微环共振器
Kaiwei Lu1,2, Beiju Huang1,3,4, Xiaoqing Lv1
1Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 28, 2024
概括
研究人员开发了一种新型的混合波导布拉格双槽亚波长格子微波振器 (HDSSWG-MRR),用于增强的折射率传感. 这种光子传感器达到1005nm/RIU的记录灵敏度,显著提高了检测能力.
科学领域:
- 光子学和光学传感器传感器
- 用于传感器开发的材料科学.
- 纳米光子技术用于化学和生物检测.
背景情况:
- 光子微层共振器提供紧的,高分辨率的折射率传感器.
- 低波长格子 (SWG) 波导增强光物相互作用以提高灵敏度.
- 现有的SWG环共振器传感器在进一步提高灵敏度方面面临挑战.
研究的目的:
- 提出和演示一种新型的混合波导布拉格双槽子波长格子微波振器 (HDSSWG-MRR) 折射率传感器.
- 显著提高光子折射率传感器的灵敏度和性能.
- 为了实现高的Q系数和低的检测极限,以精确检测分析物.
主要方法:
- 设计和制造混合波导布拉格双槽子波长格子微波振响器结构的混合波导.
- 在水折射率环境中使用HDSSWG-MRR传感器的操作和特征.
- 分析传感器的灵敏度,Q系数和检测极限.
主要成果:
- 达到1005nm/RIU的记录灵敏度,超过现有的光子微环传感器182nm/RIU.
- 获得了高的Q因子22,429,表明出色的光谱分辨率.
- 计算出了6.86 × 10-5 RIU的低检测极限,证明了高精度.
结论:
- 拟议的HDSSWG-MRR传感器架构显著提升了光子折射率传感.
- 新的波导设计使前所未有的灵敏度和各种分析物的低检测极限成为可能.
- 这项技术对化学,生物和气体检测领域的应用具有很大的前景.
