微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌fp腔的光學(xué)生化傳感芯片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明為了解決某些生物化學(xué)物質(zhì)的探測(cè)問(wèn)題，提出了一種微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片，該芯片在SOI基體的單晶硅層上包含輸入/輸出直波導(dǎo)和第一諧振腔，第一諧振腔為環(huán)狀波導(dǎo)構(gòu)成的微環(huán)諧振腔，在微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上還包含光柵FP腔，F(xiàn)P腔的光柵被刻蝕在所述微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上。通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的光學(xué)生化傳感芯片在達(dá)到相同傳感性能的條件下，減小光學(xué)生化傳感芯片的體積，有利于實(shí)現(xiàn)光學(xué)生化傳感器的微型化與片上傳感系統(tǒng)?？捎糜谏锎蠓肿樱ǖ鞍踪|(zhì)或者是DNA）液體樣本探測(cè)和氣體分子檢測(cè)。與其他的生化傳感芯片相比具有制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化、便于集成化、傳感性能優(yōu)良及適用范圍廣等一系列特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對(duì)氣體分子或者生物分子等特定的化學(xué)或生物物質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)，具體涉及光傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]生化傳感器是一種生物活性材料與相應(yīng)換能器的結(jié)合體，它用于測(cè)定特定的化學(xué)或生物物質(zhì)。由于測(cè)定這些化學(xué)或生物物質(zhì)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、疾病監(jiān)控以及藥物研發(fā)中具有重要意義，所以對(duì)生化傳感器的研究已經(jīng)顯得非常重要。目前典型的光學(xué)生化傳感器主要可分為熒光標(biāo)記型光學(xué)生化傳感器和無(wú)標(biāo)記型光學(xué)生化傳感器兩大類(lèi)，由相關(guān)的文獻(xiàn)可知，熒光標(biāo)記型光學(xué)生化傳感器雖然已被用于探測(cè)和辨別特定的生物化學(xué)分子，但卻有設(shè)備龐大、操作復(fù)雜及花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，且通常需要具有一定專(zhuān)業(yè)技術(shù)的專(zhuān)人操作，普及成本較高，同時(shí)，用于標(biāo)記的熒光分子還有可能影響樣本的探測(cè)。相比而言，無(wú)標(biāo)記型光學(xué)生化傳感器的尺寸更小，成本更低，應(yīng)用方法也更為便捷，而且在測(cè)量過(guò)程中不再引入新的干擾，結(jié)果也更加可靠。
[0003]基于SOI (Silicon-On-1nsulator,絕緣襯底上的娃)的光學(xué)生化傳感器就是一種無(wú)標(biāo)記型光學(xué)生化傳感器，同時(shí)也正是本領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從現(xiàn)有的基于SOI的光學(xué)生化傳感器來(lái)看，大多采用了倏逝波(消逝波)探測(cè)原理，倏逝波是指由于全反射而在兩種不同介質(zhì)的分界面上產(chǎn)生的一種電磁波，其幅值隨與分界面相垂直的深度的增大而呈指數(shù)形式衰減，通過(guò)檢測(cè)所述的光學(xué)生化傳感器光波導(dǎo)的倏逝波以探測(cè)樣本生物化學(xué)物質(zhì)。其原理在于待測(cè)樣本中生物化學(xué)物質(zhì)會(huì)引起光學(xué)生化傳感器中光波傳輸性質(zhì)的改變(表現(xiàn)為光學(xué)生化傳感器的有效折射率的變化)，也即將使樣本中的生物化學(xué)物質(zhì)濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)變化。目前已用于傳感的平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有馬赫澤德干涉計(jì)、光柵、以及法布里-伯羅(FP)腔、環(huán)形腔、表面等離子體共振等結(jié)構(gòu)。其中，對(duì)基于光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)(如FP腔、環(huán)形腔等)的光學(xué)生化傳感器而言，諧振效應(yīng)的引入可使光信號(hào)在諧振腔內(nèi)不斷諧振和放大，因此等效于光學(xué)生化傳感器探測(cè)長(zhǎng)度的增加，更能引起相位(或強(qiáng)度)等光信號(hào)變化到可探測(cè)的量值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在小尺寸光學(xué)生化傳感器上達(dá)到較好的傳感性能，另外小尺寸的光學(xué)生化傳感器也便于光學(xué)生化傳感器系統(tǒng)的小型化與微型化，將有效地降低系統(tǒng)成本。
[0004]此外，基于游標(biāo)效應(yīng)的光學(xué)生化傳感器近年來(lái)被人們逐漸提出，這種傳感器是利用兩個(gè)具有不同自由光譜范圍的傳感子系統(tǒng)，組成一個(gè)新的傳感系統(tǒng)。這種新的傳感系統(tǒng)的工作原理是:由于其兩個(gè)子系統(tǒng)的自由光譜范圍(FSR)不同，因此，整個(gè)傳感系統(tǒng)的自由光譜范圍應(yīng)該是兩個(gè)子系統(tǒng)的自由光譜范圍的最小公倍數(shù)。因此，這種傳感器具有很大的自由光譜范圍以及很大的測(cè)量范圍。
[0005]在現(xiàn)有的對(duì)氣體分子或者生物分子等特定的化學(xué)或生物物質(zhì)的檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】中，在將基于SOI的片上系統(tǒng)的可小型化的優(yōu)勢(shì)和基于游標(biāo)效應(yīng)的系統(tǒng)測(cè)量精度等優(yōu)勢(shì)相結(jié)合的實(shí)例幾乎沒(méi)有。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決某些生物化學(xué)物質(zhì)的探測(cè)問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)中主流的基于光學(xué)探測(cè)的生化傳感器的基礎(chǔ)上，提出了一種基于游標(biāo)效應(yīng)光學(xué)諧振腔生化傳感芯片。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片，包括自下而上依次層疊鍵合的硅基層、二氧化硅層和單晶硅層構(gòu)成的SOI基體，其特征在于，所述SOI基體的單晶娃層包含輸入直波導(dǎo)、輸出直波導(dǎo)和第一諧振腔,所述第一諧振腔為環(huán)狀波導(dǎo)構(gòu)成的微環(huán)諧振腔，所述微環(huán)諧振腔分別與輸入直波導(dǎo)和輸出直波導(dǎo)耦合連接，在微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上還包含光柵FP腔，所述光柵FP腔包含第一光柵和第二光柵，所述第一光柵和第二光柵被刻蝕在所述微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上，所述微環(huán)諧振腔與光柵FP腔具有不相同的自由光譜范圍，二者光學(xué)耦合連接，所述第一光學(xué)諧振腔和第二光學(xué)諧振腔同為光柵FP腔。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的光學(xué)生化傳感芯片通過(guò)在頂部的單晶硅層形成兩個(gè)自由光譜范圍不同但耦合在一起的光學(xué)諧振腔(微環(huán)諧振腔和FP腔)，用于檢測(cè)外界物質(zhì)對(duì)光信號(hào)的影響。特別的，這種傳感芯片采用一個(gè)光學(xué)諧振腔嵌入另一光學(xué)諧振腔結(jié)構(gòu)達(dá)到耦合條件，利用其諧振效應(yīng)，使得在達(dá)到相同傳感性能的條件下，大大減小光學(xué)生化傳感芯片的體積，有利于實(shí)現(xiàn)光學(xué)生化傳感器的微型化與片上傳感系統(tǒng)。以SOI材料為基體，可以利用成熟的微電子CMOS加工工藝，使得這種光學(xué)生化傳感芯片易于大規(guī)模批量生產(chǎn)，有利于降低光學(xué)生化傳感芯片的成本。本光學(xué)生化傳感芯片既可用于生物大分子(蛋白質(zhì)或者是DNA)液體樣本探測(cè)，也可用于氣體分子檢測(cè)。因此，本發(fā)明與其他的生化傳感芯片相比，具有制作工藝標(biāo)準(zhǔn)化、價(jià)格低、體積小、便于集成化、傳感性能優(yōu)良及適用范圍廣等一系列特點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)生化傳感芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)生化傳感芯片的橫截面視圖；
[0011]圖3為本發(fā)明的光學(xué)生化傳感芯片構(gòu)成的生化傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖標(biāo)記說(shuō)明:輸入直波導(dǎo)I，I禹合區(qū)波導(dǎo)2,第一諧振腔3,光柵FP腔4,第一光柵41,第二光柵42,輸出直波導(dǎo)5,娃基層61, 二氧化娃層62,單晶娃層63,
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0014]如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片，包括自下而上依次層疊鍵合的娃基層61、二氧化娃層62和單晶娃層63構(gòu)成的SOI基體,所述SOI基體的單晶娃層包含輸入直波導(dǎo)1、輸出直波導(dǎo)5和第一諧振腔3。其中第一諧振腔3為環(huán)狀波導(dǎo)構(gòu)成的微環(huán)諧振腔，該微環(huán)諧振腔分別與輸入直波導(dǎo)和輸出直波導(dǎo)通過(guò)耦合區(qū)波導(dǎo)2耦合連接，在微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上還包含光柵FP腔4，所述光柵FP腔4包含第一光柵41和第二光柵42,所述第一光柵41和第二光柵42被刻蝕在微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上，所述微環(huán)諧振腔與光柵FP腔4具有不相同的自由光譜范圍，二者光學(xué)耦合連接，所述第一光學(xué)諧振腔和第二光學(xué)諧振腔同為光柵FP腔。光學(xué)諧振腔(第一諧振腔和光柵FP腔)具有選頻的作用，以上的兩個(gè)光學(xué)諧振腔的不相同的自由光譜范圍即是指微環(huán)諧振腔和光柵FP腔所對(duì)應(yīng)的自由光譜范圍(相鄰諧振波長(zhǎng)的間距)不相同，目的在于使當(dāng)所述的兩個(gè)光學(xué)諧振腔相耦合連接時(shí)可以借助形成的游標(biāo)效應(yīng)增大芯片的傳感范圍和提高芯片的測(cè)量精度。由于基于游標(biāo)效應(yīng)的傳感器應(yīng)用已為傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】的現(xiàn)有技術(shù)，其兩個(gè)諧振腔的自由波長(zhǎng)范圍的確定也就成了本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的基本常識(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要通過(guò)有限實(shí)驗(yàn)而確定，故在此不做詳述。所述的光學(xué)耦合連接是指通過(guò)接口匹配及結(jié)構(gòu)對(duì)接等技術(shù)實(shí)現(xiàn)將所述的兩個(gè)光學(xué)諧振腔相互連接，并使耦合連接后的兩個(gè)光學(xué)諧振腔滿(mǎn)足光信號(hào)在二者間自由傳輸?shù)囊蟆?duì)于通過(guò)此種方式耦合的兩個(gè)光學(xué)諧振腔，只有那些同時(shí)滿(mǎn)足微環(huán)諧振條件和FP腔諧振條件的光波才可以耦合進(jìn)微環(huán)諧振腔中傳輸和發(fā)生微環(huán)諧振并在FP諧振腔中傳輸和發(fā)生FP諧振，從而增大光與物質(zhì)之間相互作用的有效區(qū)域，增強(qiáng)光與物質(zhì)之間相互作用的強(qiáng)度，在器件微小尺寸下，實(shí)現(xiàn)高靈敏度的探測(cè)。同時(shí)，在這種嵌有FP腔的微環(huán)諧振腔的游標(biāo)效應(yīng)傳感器的輸出光譜中，相鄰兩個(gè)波峰的距離為微環(huán)諧振腔和FP諧振腔各自的自由光譜范圍的乘積。
[0015]在上述實(shí)施例中，微環(huán)諧振腔與光柵FP腔的耦合的目的是使二者通過(guò)某種方式連接并在選頻時(shí)形成游標(biāo)效應(yīng)。能達(dá)到此種目的的光柵FP腔與微環(huán)諧振腔的連接方式均包含于本發(fā)明的光柵FP腔與微環(huán)諧振腔的耦合方式之中。
[0016]為使發(fā)明的方案更明確，以下具體提供一種實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例中微環(huán)諧振腔與光柵FP腔的耦合結(jié)構(gòu)，具體為，光柵FP腔的第一光柵與第二光柵被刻蝕于微環(huán)諧振腔環(huán)狀波導(dǎo)上，并且所述第一光柵與第二光柵的中心連線方向與環(huán)狀波導(dǎo)中該段波導(dǎo)方向一致。
[0017]進(jìn)一步的，光柵FP腔的第一光柵與第二光柵的光柵條文寬度等于環(huán)狀波導(dǎo)的波導(dǎo)寬度。所述第一光柵和第二光柵結(jié)構(gòu)相同并相隔一定的距離山所述距離d根據(jù)光信號(hào)波段及光柵參數(shù)確定。光柵FP腔在本實(shí)施例的方案中用于波長(zhǎng)的選擇，利用光柵FP腔的諧振效應(yīng)，能夠在器件微小尺寸條件下實(shí)現(xiàn)讓光與物質(zhì)充分接觸，提高傳感性能。由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)光柵的相位條件以及FP諧振腔的諧振條件能夠容易地確定距離d和光柵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，故在此不作詳細(xì)描述。具體的，本實(shí)施例的第一光柵41或第二光柵42包括不少于5個(gè)不多于30個(gè)周期單元。所述的光柵周期單元的周期是指一個(gè)周期單元的縱向長(zhǎng)度值，在本實(shí)施例中優(yōu)選為0.3um?0.7um之任一值。進(jìn)一步的,本實(shí)施例中的光柵周期單元的占空比為30%?80%之任一值，這里的占空比在本實(shí)施例中是指構(gòu)成光柵周期單元中被刻蝕槽的寬度占整個(gè)光柵周期單元縱向長(zhǎng)度的比例。光柵周期單元中被刻蝕槽的深度為單晶硅層厚度的50%?100%。光柵周期單元的橫向長(zhǎng)度占長(zhǎng)方形基體寬度的比例為1:1。其中，涉及的光柵周期單元的橫向與縱向等方向描述為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的公知常識(shí)，是本領(lǐng)域默認(rèn)的清楚的表述方式，將其用于發(fā)明方案中技術(shù)方案的參數(shù)限定自然也是清楚的。
[0018]生化傳感器主要用于生物大分子如DNA或者蛋白質(zhì)檢測(cè)等以及軍事上有毒氣體或者病毒的檢測(cè)。下面結(jié)合具體應(yīng)用對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳述:
[0019]應(yīng)用于檢測(cè)出未知樣本中是否含有某種我們希望檢測(cè)到的物質(zhì)或者檢測(cè)未知樣本中含有哪些物質(zhì)，這要求傳感器對(duì)不同物質(zhì)具有的選擇性不同，表現(xiàn)為傳感器的特異性傳感，通常的做法是在傳感器的外表面涂敷一層生物敏感材料，當(dāng)某種具有特異性的生物大分子隨流體樣本進(jìn)入到傳感器流體通道中并流過(guò)傳感芯片時(shí)，該生物大分子就會(huì)與傳感芯片表面的敏感材料發(fā)生親和反應(yīng)，使傳感芯片的表面特性發(fā)生變化，導(dǎo)致傳感器的有效折射率變化，進(jìn)而使得傳感器的諧振波長(zhǎng)也發(fā)生漂移，通過(guò)數(shù)據(jù)處理顯示出這一變化，可以推斷出待測(cè)樣本中是否含有某種我們想要探測(cè)的待測(cè)物質(zhì)或者是樣本中含有那些物質(zhì)；
[0020]應(yīng)用于已知待測(cè)樣本中含有某種物質(zhì)，現(xiàn)在想測(cè)量樣本中這種物質(zhì)的濃度是多少，這種情況下，我們首先配置一份標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參考，讓標(biāo)準(zhǔn)溶液流過(guò)傳感器的上表層，當(dāng)滿(mǎn)足諧振波長(zhǎng)的信號(hào)光從上方的輸入直波導(dǎo)的端口輸入進(jìn)去并進(jìn)入微環(huán)諧振腔中，由微環(huán)諧振腔的諧振效應(yīng)可知，當(dāng)光波在諧振腔內(nèi)往返一周后產(chǎn)生的光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，光波會(huì)與新耦合進(jìn)入微環(huán)諧振腔的光波相互干涉產(chǎn)生諧振增強(qiáng)效應(yīng)，光會(huì)在諧振腔中來(lái)回震蕩，從而增加了光和物質(zhì)之間相互作用的長(zhǎng)度以及增強(qiáng)了光和物質(zhì)之間相互作用的強(qiáng)度。我們采用的兩個(gè)具有不同的自由光譜范圍諧振腔級(jí)聯(lián)的形式，整個(gè)系統(tǒng)的自由光譜范圍會(huì)變得很大，是兩個(gè)諧振腔的自由光譜范圍的最小公倍數(shù)，從而我們可以實(shí)現(xiàn)大范圍的探測(cè)。光電探測(cè)器探測(cè)輸出光信號(hào)的強(qiáng)度大小，同時(shí)得到相應(yīng)的諧振波長(zhǎng)，然后讓一定量的待測(cè)溶液流過(guò)傳感器件的上表層，由于溶液的濃度發(fā)生了變化，傳感芯片的有效折射率變化，進(jìn)而使得傳感器的諧振波長(zhǎng)也發(fā)生漂移，通過(guò)測(cè)量輸出波導(dǎo)端口的光信號(hào)并加以數(shù)據(jù)處理可以得到輸出光信號(hào)的頻譜圖，進(jìn)而得到漂移后的諧振峰的位置以及相應(yīng)諧振波長(zhǎng)，根據(jù)諧振波長(zhǎng)漂移量的相對(duì)大小，我們可以確定待分析物中某種物質(zhì)的濃度大小，從而實(shí)現(xiàn)傳感器如期的功能。并且采用的將一個(gè)諧振腔嵌入另一個(gè)諧振腔的耦合方式，為器件的進(jìn)一步小型化提供了更寬的空間。
[0021]圖3所示為基于本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)生化傳感芯片(圖示為光子傳感器芯片)的光學(xué)生化傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括傳感器芯片(光子傳感器芯片)、光電探測(cè)器、激光器、溫度控制器及計(jì)算機(jī)控制部分，同時(shí)還包括控制被測(cè)液體輸入的微泵和注入閥門(mén)，待分析物通過(guò)注入閥門(mén)進(jìn)入傳感芯片，流經(jīng)傳感芯片后作為廢液被收集起來(lái)。以下將通過(guò)對(duì)本傳感系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行詳述，以便本發(fā)明的微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片的原理及作用能被更好的理解:該傳感系統(tǒng)工作時(shí)(結(jié)合實(shí)施例分析)，首先信號(hào)光從激光器中發(fā)射出來(lái)，通過(guò)光耦合器進(jìn)入到傳感芯片中，為了避免溫度對(duì)傳感器的性能的影響，我們?cè)趥鞲衅鞯莫M縫光波導(dǎo)中安裝了溫度控制器，用來(lái)對(duì)傳感器加熱或者是制冷(溫度監(jiān)控)。當(dāng)信號(hào)光在傳感器中傳輸時(shí)，滿(mǎn)足光柵相位條件的光幾乎都被反射回去，但我們這里設(shè)計(jì)的光柵是弱反射光柵，即滿(mǎn)足光柵相位條件的光只有部分被反射回去，另外一部分仍然可以透射過(guò)去并進(jìn)入到第一光學(xué)諧振腔(微環(huán)諧振腔)中，進(jìn)入到第一光學(xué)諧振腔中的那部分滿(mǎn)足光柵相位條件的光將會(huì)被第二光學(xué)諧振腔(光柵FP腔)繼續(xù)反射回去，被第二光學(xué)諧振腔反射的光將會(huì)與重新透過(guò)第一光學(xué)諧振腔進(jìn)入的那部分滿(mǎn)足光學(xué)諧振腔諧振條件的光發(fā)生干涉，在光學(xué)諧振腔中入射光與反射光會(huì)發(fā)生干涉及震蕩，從而形成一系列的諧振峰。這些從第一光學(xué)諧振腔出射的諧振信號(hào)隨后會(huì)進(jìn)入到第二光學(xué)諧振腔中，作用機(jī)理分析同上，由于兩個(gè)諧振腔形成的諧振峰的自由光譜范圍不同，所以第一光學(xué)諧振腔出射的諧振信號(hào)將會(huì)被第二光學(xué)諧振腔調(diào)制，從而在傳感器件輸出端口將輸出一種自由光譜范圍很寬，品質(zhì)因子很高的諧振曲線。當(dāng)待分析物樣品通過(guò)微泵注入到微流體通道，并達(dá)到傳感器芯片的上包層時(shí)，樣品會(huì)使得傳感器周?chē)h(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致傳感器的有效折射率變化，進(jìn)而使得傳感器輸出端口的諧振峰會(huì)發(fā)生漂移，我們通過(guò)在傳感器輸出端口的光電探測(cè)器來(lái)測(cè)量這一變化，并將光場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)送到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，將計(jì)算的結(jié)果與計(jì)算機(jī)中各物質(zhì)組成的數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行比對(duì)，我們可以得出被測(cè)量物的相關(guān)信息，從而實(shí)現(xiàn)傳感功倉(cāng)泛。
[0022]以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改、替換和改變。因此本發(fā)明不應(yīng)由上述事例來(lái)限定，而應(yīng)以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.微環(huán)諧振腔內(nèi)嵌FP腔的光學(xué)生化傳感芯片，包括自下而上依次層疊鍵合的硅基層、二氧化硅層和單晶硅層構(gòu)成的SOI基體，其特征在于，所述SOI基體的單晶硅層包含輸入直波導(dǎo)、輸出直波導(dǎo)和第一諧振腔，所述第一諧振腔為環(huán)狀波導(dǎo)構(gòu)成的微環(huán)諧振腔，所述微環(huán)諧振腔分別與輸入直波導(dǎo)和輸出直波導(dǎo)耦合連接，在微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上還包含光柵FP腔，所述光柵FP腔包含第一光柵和第二光柵,所述第一光柵和第二光柵被刻蝕在所述微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上，所述微環(huán)諧振腔與光柵FP腔具有不相同的自由光譜范圍，二者光學(xué)耦合連接，所述第一光學(xué)諧振腔和第二光學(xué)諧振腔同為光柵FP腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，光柵FP腔的第一光柵與第二光柵被刻蝕于微環(huán)諧振腔的環(huán)狀波導(dǎo)上，并且第一光柵與第二光柵的中心連線方向與環(huán)狀波導(dǎo)中該段波導(dǎo)方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，光柵FP腔的第一光柵與第二光柵的光柵條文寬度等于環(huán)狀波導(dǎo)的波導(dǎo)寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，所述狹縫光波導(dǎo)的狹縫深度等于單晶硅層厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)生化傳感芯片,其特征在于,所述光柵FP腔的第一光柵和第二光柵結(jié)構(gòu)相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，所述的第一光柵或第二光柵包括不少于3個(gè)不多于30個(gè)周期單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，所述光柵周期單元的周期為0.3um?0.7um之任一值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，所述光柵周期單元的占空比為30%?80%之任一值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光學(xué)生化傳感芯片，其特征在于，所述光柵周期單元被刻蝕槽的深度為單晶硅層厚度的50%?100%。
【文檔編號(hào)】G01N21/41GK103575698SQ201310330534
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】王卓然, 袁國(guó)慧, 高亮 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)