高灵敏度和宽范围的折射率传感基于子波长格子波导赛道微环共振器的信封光谱

科学领域:

• 光子学和传感技术
• 集成光学 集成光学 集成光学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 在绝缘体上上的微环共振器 (MRR) 是传感系统的关键组件.
• 现有的MRR传感器由于自由光谱范围 (FSR) 而面临检测范围的限制.
• 低波长网格 (SWGW) 提供独特的 evanescent 场属性,以增强光物质相互作用.

研究的目的:

• 提出并实验证明一种新型的低波长格子波导赛道微波振器 (SWGW-RMRR),用于射折指数 (RI) 传感.
• 为了同时实现高灵敏度和广泛的检测范围 (DR).
• 为了利用SWGW的独特特性来提高传感器性能.

主要方法:

• 在SOI平台上制造SWGW-RMRR设备.
• 对RI传感性能进行实验性表征.
• 通过监测信封频谱来分析传感器的灵敏度,检测极限 (LOD) 和检测范围 (DR).

主要成果:

• 一个SWGW-RMRR传感器的演示,其高RI灵敏度为860.8nm/RIU.
• 实现了1.9 × 10-5 RIU的低检测极限 (LOD).
• 通过信封频谱监控克服FSR限制,表现出广泛的检测范围 (DR).
• 测量了SWGW-RMRRs的6200的Q因子,其整体腔长为88.8微米.

结论:

• 该SWGW-RMRR传感器成功地集成了高灵敏度和广泛的RI传感能力.
• 该设备的设计克服了传统MRR传感器固有的FSR限制.
• 这项工作突出了SWGW-RMRR技术在先进的芯片内光子传感应用中的潜力.