一个合的共振器光学波导基于折射率传感器,采用萨格纳克环反射器
Muhammad A Butt1, Bartosz Janaszek1
1Institute of Microelectronics and Optoelectronics, Warsaw University of Technology, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw, Poland.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 14, 2026
概括
这项研究引入了一种新的在绝缘体上的折射率传感器,使用合共振器来提高灵敏度. 该设计实现了近两倍的灵敏度,具有亚波长网格,有望实现高分辨率的光子传感.
科学领域:
- 光子学 是一个光子学.
- 纳米技术纳米技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 折射率传感器对于各种应用至关重要,包括环境监测和医学诊断.
- 现有的基于在绝缘体 (SOI) 的传感器在灵敏度和分辨率方面面临限制.
- 合共振器光学波导 (CROW) 架构为增强传感性能提供了潜力.
研究的目的:
- 在SOI上开发一个高灵敏度的折射率传感器,使用合的Sagnac循环反射器 (SLR) CROW架构.
- 研究几何参数对传感器性能的影响,包括自由光谱范围 (FSR) 和共振度.
- 通过将子波长格子 (SWG) 整合到反波导中来增强传感器的灵敏度.
主要方法:
- 一个CROW结构的数值分析,包括两个反向合的单反相机,由反波导连接在一起.
- 模拟法诺型不对称共振及其对几何参数的依赖 (环半径,合器长度,合间隙,反路径长度).
- 将SWG段集成到反波导中,以提高 evanescent-field交互和灵敏度.
主要成果:
- 结合的SLR CROW设计产生了的法诺共振与的光谱斜率,使高波长灵敏度.
- 使用基本反配置实现了106-120nm/RIU的灵敏度,用于1.33至1.36的折射率变化.
- 使用SWG的设计显著提高了对185.8-212.2nm/RIU的灵敏度,几乎使性能翻了一番.
- 传感器显示出一致和单调的共振转移与折射率变化.
结论:
- 拟议的合SLR CROW平台为光子折射率传感提供了紧的足迹和高Q共振.
- 该SWG增强提供了一个可行的途径,以实现基于SOI的传感器的超高灵敏度.
- 这项技术对高分辨率,无标签的生物传感和化学检测应用具有重大前景.
