一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片的制作方法
【專利摘要】一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，包括一個集成的寬帶光源、至少一個微環(huán)的傳感區(qū)域、一個陣列波導光柵、一個集成的探測器陣列，寬帶光源和微環(huán)傳感區(qū)域的輸入端相連接，陣列波導光柵包括三條輸入陣列波導和至少三條輸出陣列波導，所述的三條輸入波導中的中間一條輸入波導和微環(huán)傳感區(qū)域的下載端輸出波導相連接，其余兩條輸入波導關(guān)于中間輸入波導呈對稱分布，至少三條輸出波導和一個具有相同數(shù)目的探測器陣列相連接；傳感微環(huán)在檢測物質(zhì)中隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量和陣列波導光柵隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量相同。本實用新型降低基于微環(huán)的光波導傳感器的檢測成本及有效解決微環(huán)傳感器面臨的溫度相關(guān)問題。
【專利說明】
一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及光波導生物傳感器，尤其是一種無熱的片上集成的光波導生物傳 感器芯片。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，基于微環(huán)的光波導生物傳感器得到了廣泛的研究。由于環(huán)的諧振峰具有非 常大的Q值(Q = λ%/ Δ λ3(1Β，Ares是環(huán)的諧振波長，Δ \3仙是環(huán)響應頻譜的半最大值全寬，即 3dB帶寬），從而使得環(huán)的3dB帶寬值△ λ3(1Β非常小，所以要精確探測環(huán)諧振時的中心響應波 長就需要使用高精度的可調(diào)諧激光器或者是高精度的光譜儀，這大大增加了檢測成本。 Μ. Iqbal等人（Μ. Iqbal，et al ,Label-free biosensor arrays based on silicon ring resonators and high-speed optical scanning instrumentation，IEEE JSTQE，vol·16， no.3，pp.654-661,2010.)利用微環(huán)做為傳感單元并結(jié)合復雜的高精度掃面系統(tǒng)實現(xiàn)了KT7 量級的折射率探測靈敏度以及多種生物分子的實時檢測，整個系統(tǒng)由于使用了分立元件， 結(jié)構(gòu)較為復雜，成本非常昂貴。D.-X.Xu等人(D._X.Xu，et al,Real-time cancellation of temperature induced resonance shifts in SOI wire waveguide ring resonator label-free biosensor arrays，0pt.Express，vol·18，no·22，pp·22867-22879，2010·)提 出了將參考環(huán)和傳感環(huán)一起置入微流通道中以使參考環(huán)和傳感環(huán)具有真正意義上相同的 外界環(huán)境來進行生物檢測的結(jié)構(gòu)示意，然后在利用參考環(huán)和傳感環(huán)之間的溫度變化關(guān)系將 傳感環(huán)中的溫度效應進行消除從而進一步提高最終測試數(shù)據(jù)的真實可靠性，但是該結(jié)構(gòu)中 使用了分辨率為Ipm的高精度可調(diào)諧激光器，增大了檢測成本。浙江大學的何建軍研究小組 提出 了雙環(huán)級聯(lián)的傳感檢測示意（Lei Jin, et al, Optical waveguide double-ring sensor using intensity interrogation with low-cost broadband source, Optics Letters，vol. 36，no. 7，pp. 1128-1130,2011·)，它利用傳感環(huán)和參考環(huán)之間微弱的自由光 譜范圍(FSR)差異來對傳感信號進行游標放大，大大提高了傳感檢測靈敏度，同時在傳感器 的輸入端利用寬譜光源作為檢測光源大大降低了檢測成本，該結(jié)構(gòu)雖然具有簡單、靈敏度 高和成本低等優(yōu)點，但是傳感環(huán)和參考環(huán)二者之間所處的外界環(huán)境差異（比如二者的溫度 相關(guān)性等)較大，所以該結(jié)構(gòu)中的溫度噪音信號也同時被游標放大，使得我們很難從最終的 檢測信號中區(qū)分出噪音部分，對實驗結(jié)果的準確性造成了一定影響，同時光源功率的抖動 也會影響檢測結(jié)果的準確性。
[0003] 現(xiàn)有的基于微環(huán)的光波導傳感器都需要配備高精度的可調(diào)諧激光器、光譜儀或者 復雜的高精度掃描檢測系統(tǒng)，同時該微環(huán)傳感器還具有溫度相關(guān)問題，需要輔以相關(guān)的溫 度變化參照結(jié)構(gòu)來消除溫度引起的傳感信號變化，另一方面，片上集成的生物傳感器芯片 由于其小型化、低成本、性能優(yōu)良，能與電路系統(tǒng)集成并最終實現(xiàn)一個功能化的模塊，該模 塊可以廣泛應用于便攜式醫(yī)療、電子移動設備等中，因而片上集成的生物傳感芯片的研究 備受矚目。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有基于微環(huán)的光波導傳感器的檢測成本高以及微環(huán)傳感器面臨的溫 度相關(guān)問題的不足，本實用新型提供了一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，降 低基于微環(huán)的光波導傳感器的檢測成本以及有效解決微環(huán)傳感器面臨的溫度相關(guān)問題，并 實現(xiàn)一個片上集成的芯片化傳感檢測系統(tǒng)。
[0005] 本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，包括一個集成的寬帶光源、至少 一個微環(huán)的傳感區(qū)域、一個陣列波導光柵、一個集成的探測器陣列，所述的寬帶光源和微環(huán) 傳感區(qū)域的輸入端相連接，所述的陣列波導光柵包括三條輸入陣列波導和至少三條輸出陣 列波導，所述的三條輸入波導中的中間一條輸入波導和微環(huán)傳感區(qū)域的下載端輸出波導相 連接，其余兩條輸入波導關(guān)于中間輸入波導呈對稱分布，所述的至少三條輸出波導和一個 具有相同數(shù)目的探測器陣列相連接;傳感微環(huán)在檢測物質(zhì)中隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂 移量和陣列波導光柵隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量相同，即傳感微環(huán)和陣列波導光柵 隨外界環(huán)境溫度變化具有相同的溫度相關(guān)性。
[0007]進一步，所述陣列波導光柵具有三根輸入波導，分別標記為1-1、Io和Ii，Io為中心輸 入波導且與微環(huán)傳感區(qū)域的下載端輸出波導相連接，I-JPI1關(guān)于Io對稱，輸入波導Io和陣列 波導光柵的第一個平板波導之間插入了一段線性錐形展寬區(qū)域，該展寬區(qū)域的末端寬度主 要取決于Io端的輸入光場在陣列波導光柵第二個平板波導的聚焦線上再次聚焦時該光場 能量能被多少個相鄰輸出通道所接收，同時輸入波導^:和^在與陣列波導光柵第一個平板 波導的連接處的入口寬度和輸出陣列波導在與第二個平板波導的連接處的入口寬度相同。
[0008] 再進一步，所述的微環(huán)傳感區(qū)域含有多個微環(huán)時，各微環(huán)之間具有相同的波導結(jié) 構(gòu)參數(shù)以及不同的環(huán)周長。
[0009] 本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在：1、實現(xiàn)無熱的傳感檢測，該芯片無需額外的 溫控設備以及溫度參考器件，降低了芯片的功耗與成本;2、它以集成的寬帶光源作為檢測 光源，利用陣列波導光柵來推測傳感微環(huán)的諧振波長，同時利用集成的探測器陣列來獲取 陣列波導光柵各輸出通道中的功率大小進而分析傳感微環(huán)中發(fā)生的信息變化，整個芯片的 檢測無需昂貴的高精度可調(diào)諧激光器或者光譜儀，大大降低了成本;3、它可以在不同的材 料平臺中實現(xiàn)，比如氮化娃(Si3N4)和娃(Si)等平臺。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型提出的一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片的具體實 施方式結(jié)構(gòu)示意圖，其中傳感區(qū)域只有一個微環(huán)。
[0011] 圖2是本實用新型提出的一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片的具體實 施方式結(jié)構(gòu)示意圖，其中傳感區(qū)域含有多個微環(huán)。
[0012] 圖3是陣列波導光柵(AWG)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖4是傳感微環(huán)在待檢測溶液或分析物作上包層時的波導橫截面示意圖。
[0014] 圖5是陣列波導光柵中陣列波導的橫截面示意圖。
[0015] 圖6是陣列波導光柵的中心輸入波導在該波導與輸入平板波導交界面上的場分布 再次聚焦于輸出平板波導聚焦線上時被耦合進陣列波導光柵的相鄰多根輸出波導中的示 意圖。
[0016] 圖7是對陣列波導光柵的輸出光譜利用重心算法推算傳感微環(huán)諧振波長的示意 圖。
[0017] 圖8是硅芯層厚度為250nm的SOI條形波導分別在不同上包層情況下的溫度相關(guān)性 隨波導寬度變化的示意圖。
[0018] 圖9是室溫25°C時，傳感區(qū)域包層為純水（折射率為1.325)溶液時AWG的各輸出通 道檢測到的功率大小分布。
[0019] 圖10是50 °C時，傳感區(qū)域包層為純水(折射率為1.32224)溶液時AWG的各輸出通道 檢測到的功率大小分布。
[0020] 圖11是25 °C時，傳感區(qū)域包層為含分析物的（折射率為1.335)溶液時AWG的各輸出 通道檢測到的功率大小分布。
[0021] 圖12是50 °C時，傳感區(qū)域包層為含分析物的(折射率為1.33224)溶液時AWG的各輸 出通道檢測到的功率大小分布。
[0022]圖13是外界環(huán)境溫度分別為0 °C、25 °C、50 °C和80 °C時，傳感區(qū)域在不同折射率的 水溶液中，利用傳感微環(huán)的直通輸出端得到的波長漂移量以及通過重心算法利用陣列波導 光柵的光譜檢測到的波長漂移量(其中，線條表示環(huán)的直通端中計算得到的諧振波長漂移 大小，離散點表示AWG中檢測到的微環(huán)的諧振波長漂移大?。?br>【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0024]參照圖1~圖13,一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，包括一個集成的 寬帶光源1、至少一個微環(huán)的傳感區(qū)域2、一個陣列波導光柵(AWG)ll、一個探測器陣列20,所 述的寬帶光源1和微環(huán)傳感區(qū)域2的輸入端相連接，所述的陣列波導光柵11包括三條輸入陣 列波導和至少三條輸出陣列波導，所述的三條輸入波導中的中間一條輸入波導和微環(huán)傳感 區(qū)域2的下載端輸出波導相連接，其余兩條輸入波導關(guān)于中間輸入波導呈對稱分布，所述的 至少三條輸出波導和一個具有相同數(shù)目的探測器陣列20相連接;傳感微環(huán)在檢測物質(zhì)中隨 外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量和陣列波導光柵11隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量相 同，即二者具有相同的溫度相關(guān)性。
[0025]寬帶光源1發(fā)出的光耦合到傳感區(qū)域2的傳感微環(huán)4中，經(jīng)諧振后由傳感微環(huán)4的下 載端5輸出到陣列波導光柵的中心輸入端1〇6,并經(jīng)過與6連接的線性錐形展寬區(qū)域7進入陣 列波導光柵11中傳輸，最后由陣列波導光柵的輸出陣列波導12耦合進與之相連接的探測器 陣列20中。
[0026]陣列波導光柵11具有三個輸入端8(1-!) W(I1)W(Io)且8和9關(guān)于6對稱，陣列波導 光柵的中心輸入端1〇6與陣列波導光柵11相連接的地方插入了一段線性錐形展寬區(qū)域7,且 7的末端展寬寬度16主要取決于6的輸入光場分布21在陣列波導光柵第二個平板波導19的 聚焦線13上再次聚焦時該光場能量能被多少個相鄰輸出通道接收，圖4給出了該輸入光場 21在輸出聚焦線13上聚焦時被相鄰四個輸出波導所接收的示意圖，當21只被一個輸出波導 接收時，7的末端寬度16與輸出陣列波導12的入口寬度14相同；當16被超過一根輸出波導接 收時，7的末端寬度16大于輸出陣列波導12的入口寬度14。同時，8和9的末端寬度17與輸出 陣列波導12的入口寬度14相同。
[0027 ]陣列波導光柵11的各輸出陣列波導12對應于I ο端6輸入時的各通道中心響應波長 的確定主要通過參考輸入端Ι-ι8和1!9確定，即對應于6輸入時第料個輸出通道的中心響應 波長λ_?_Ιο應分別是在8和9分別輸入時該通道得到的中心響應波長的平 均值，即所以測量了從8和9分別輸入時12中對應的輸出響應 波長就可以推算出6輸入時12中各通道的中心響應波長λ_?_Ι〇,外接光源的光耦合進入?yún)?考輸入端8和9是通過芯片表面的光柵耦合器10實現(xiàn)。
[0028] 傳感區(qū)域的微環(huán)4隨溫度變化的輸出波長漂移量和陣列波導光柵11隨溫度變化的 輸出波長漂移量相同，即二者具有相同的溫度相關(guān)性。由于微環(huán)和陣列波導光柵二者隨溫 度變化的波長漂移量主要取決于波導尺寸、工作波長和波導上包層材料的熱光系數(shù)，圖5、6 分別給出了傳感微環(huán)4和陣列波導光柵11的陣列波導15所使用的波導橫截面示意圖。在設 計所述芯片時，首先考慮含待檢驗物質(zhì)的分析物做傳感微環(huán)4的上包層材料時，傳感微環(huán)4 在某一特定波長和不同波導結(jié)構(gòu)下隨溫度變化的波長漂移系數(shù)，接著再考慮陣列波導光柵 11隨溫度變化的波長漂移系數(shù)，陣列波導光柵11的上包層材料的選擇主要從穩(wěn)定性、易開 窗口和熱光系數(shù)來考慮，同時計算出陣列波導光柵11在特定工作波長和選定的上包層材料 下隨不同陣列波導15尺寸變化的波長漂移系數(shù)，最后比較傳感環(huán)4和陣列波導光柵11的溫 度相關(guān)系數(shù)，確定二者相同時所對應的各自波導尺寸，需要注意的是傳感微環(huán)4的波導尺寸 的選取要同時兼顧傳感檢測的靈敏度高和波導傳輸損耗小。
[0029] 傳感微環(huán)4的諧振波長信息主要通過陣列波導光柵11來推算，利用一種重心算法 來實現(xiàn)，傳感微環(huán)4的中心響應波*Aring經(jīng)過6進入11中傳輸，接著輸出到12，再耦合進探測 器陣列20中，并且在20中的第#i個探測器接收到的光功率為P 〇wer_i(Aring)，同時根據(jù)前面 得到的該通道的中心響應波長λ_?_Ιο,利用重心算法我們就可以推算出傳感微環(huán)4在t時刻 的諧振中心波長fri?g_AWG:，BP :
[0030]
[0031] 將該波長與傳感微環(huán)4的初始響應波長/l^tAWG比較就可以推算出4 中發(fā)生物質(zhì)檢測后的波長漂移量A λ。圖7給出了重心算法推算傳感微環(huán)4的諧振波長示意 圖。
[0032]當傳感區(qū)域2含有Ν(Ν2 2)個不同周長的諧振微環(huán)4時，陣列波導光柵11的輸出陣 列波導12被分割成獨立的N組，每一組對應一個傳感微環(huán)的檢測，并分別利用重心算法推算 出每一組對應的傳感微環(huán)的諧振波長信息。
[0033]下面我們將以一個實際的例子來對本實用新型作進一步闡述：
[0034]考慮硅層厚度為250nm的SOI材料，選擇SU-8聚合物和二氧化硅材料作為整個芯片 的上包層，同時考慮傳感區(qū)域的檢測物質(zhì)為不同折射率的水溶液，而該情形是大多數(shù)生物 傳感器的檢驗類型。下表給出了所涉及材料的物理參數(shù)：
[0036] 圖8給出了基于條形波導的傳感微環(huán)在水溶液作上包層(波導結(jié)構(gòu)如圖5a所示)和 陣列波導光柵(波導結(jié)構(gòu)如圖6a所示)分別在SiO 2和SU-8作上包層時，波導的工作模式為TM 基模，傳感微環(huán)和AWG的光譜隨溫度變化的關(guān)系示意圖，從該圖我們可以看出傳感微環(huán)和 AWG的溫度相關(guān)性與波導寬度和上包層材料有關(guān)。綜合考慮到傳感微環(huán)中的波導寬度應滿 足單模傳輸和低損耗的要求以及AWG的良好性能（即波導寬度不能太窄），同時考慮到微環(huán) 開傳感窗口的簡單可操作性，我們選擇SU-8作為整個芯片的上包層，且該材料具有很好的 穩(wěn)定性和壽命，在CMOS工業(yè)中廣泛使用。為了達到芯片的無熱特性，傳感微環(huán)和AWG應該具 有相同的溫度相關(guān)性，根據(jù)圖8,當傳感微環(huán)的寬度在400nm附近和陣列波導光柵在SU-8作 上包層時寬度在1000 nm附近二者具有相同的溫度相關(guān)性，并且400nm時傳感微環(huán)具有很好 的靈敏度和較小的波導傳輸損耗，同時1000 nm的波導寬度也使馬鞍形結(jié)構(gòu)的陣列波導光柵 (圖3所示)具有很好的性能。從該圖還可以看出，對于陣列波導光柵的波導在SU-8作上包層 且寬度大于1000 nm時，它隨波導寬度變化的溫度相關(guān)性趨于不變，即改變波導寬度時，陣列 波導光柵隨溫度變化的波長漂移量不變，也就是說在1000 nm寬度下，陣列波導光柵中的陣 列波導和平板波導（可以看做是波導寬度遠遠大于1000 nm的條形波導)具有相近的波長漂 移量，減小了平板波導的溫度相關(guān)性引起的檢測誤差，同時該寬度下陣列波導具有較大的 制作容差。
[0037] 確定好傳感微環(huán)4和陣列波導光柵11的波導尺寸后，我們就需要確定陣列波導光 柵11在中心輸入端1〇6輸入時各輸出通道對應的中心響應波長λ_?_Ι〇,在設計中，我們設計 陣列波導光柵具有16個輸出通道且通道間距為0.8nm，同時所設計的傳感微環(huán)4的自由光譜 范圍應大于設計的陣列波導光柵11的通道間距和通道個數(shù)的乘積(0.8 X 16=12.8nm)，陣 列波導光柵11的輸出通道序數(shù)為1~16，每一個通道對應的中心響應波長為1544.4nm~ 1556.4nm，步長為0.8nm，然而在實際制作的芯片中，我們需要利用關(guān)于6(輸入端Io)對稱的 8 (輸入端I-I)和9 (輸入端I1)來推算出6輸入時對應的各輸出通道的中心響應波長λ_?_Ι〇。 在設計好各輸出通道對應的中心輸出波長后，我們需要設計6的展寬區(qū)域7的末端寬度16， 假設設計的陣列波導光柵的輸出陣列波導12與19連接的入口寬度14為0.8μπι，相鄰輸出通 道中心間距為1.5μπι，為使6輸入時的輸入場21能被10/3個相鄰輸出通道接收，選擇7的末端 寬度16為1.5Χ 10/3 = 5μηι。
[0038] 接下來，我們考慮傳感微環(huán)4中的溶液折射率從1.325變化到1.345且步長為 0.005,同時外界溫度分別為(TC，室溫25°C，50°C，80°C時，傳感微環(huán)4的直通輸出端3計算出 的波長漂移量和對探測器陣列20中檢測到的功率值利用重心算法推算出的波長漂移量。圖 9給出了室溫25°C時，當水溶液的折射率為1.325時，傳感微環(huán)的中心諧振波長為1550nm的 光經(jīng)過陣列波導的中心輸入端6進入陣列波導光柵11中傳輸后在陣列波導光柵的各輸出通 道12中得到的功率分布示意圖，可以看出整個功率在輸出通道中的分布關(guān)于通道8對稱，且 通道8的功率最大，而AWG中通道8的設計中心波長為1550nm，圖10給出了外界溫度為50°C 時，在陣列波導光柵的各輸出通道12中檢測到的傳感微環(huán)在環(huán)境溫度變化引起的諧振中心 波長變化后得到的各通道輸出功率分布圖，從該圖看出該功率分布仍然關(guān)于通道8(中心響 應波長為1550nm)呈對稱分布，并且通道8中功率最大，由此證明了所設計芯片的無熱化特 性，即陣列波導光柵的各輸出通道中檢測到的功率分布不隨外界環(huán)境溫度的變化而變化。 圖11給出了 25 °C時，傳感區(qū)域包層為折射率為1.335的水溶液時陣列波導光柵的各輸出通 道中檢測到的功率分布示意圖，從該圖看出由于傳感區(qū)域包層折射率的變化引起的傳感微 環(huán)諧振中心波長的變化引起了陣列波導光柵的各輸出通道中檢測到的功率分布變化，相比 于圖9,圖11的最大功率值出現(xiàn)在通道10且功率分布沒有對稱性。圖12給出了50°C時，在該 水溶液中，陣列波導光柵的各輸出通道中檢測到的功率分布示意圖，可以看出圖11和圖12 具有相同的功率分布，再一次證明了所設計芯片的溫度不敏感特性。根據(jù)陣列波導光柵中 標定的各通道中心響應波長1544 · 4nm~1556 · 4nm(間隔0 · 8nm)和各通道中檢測到的功率分 布大小，我們得到了外界環(huán)境溫度分別為〇°C、25°C、50°C和80°C時，傳感區(qū)域在不同折射率 的水溶液中時利用傳感微環(huán)的直通輸出端3得到的波長漂移量以及利用重心算法得到的陣 列波導光柵中檢測到的波長漂移量，如圖13所示，其中，線條表示利用傳感微環(huán)的直通輸出 端3計算出的波長漂移，離散點表示利用重心法根據(jù)陣列波導光柵各輸出通道中的檢測結(jié) 果推算出的波長漂移，從該圖可以看出，傳感微環(huán)的諧振中心響應波長的漂移與外界環(huán)境 溫度和水溶液的折射率有關(guān)，但是無論外界溫度怎么變化，只要傳感微環(huán)中檢測溶液不變， 那么對陣列波導光柵的各輸出通道中的功率分布利用重心法推算出的波長漂移量就始終 恒定，并且隨著傳感微環(huán)上包層溶液濃度的變化，陣列波導光柵中推算出的波長漂移大小 分布在室溫25°C時通過傳感微環(huán)的直通輸出端3計算得到的波長漂移線上，這充分說明我 們設計的生物傳感器芯片是溫度不敏感的，并且波長的漂移只與傳感微環(huán)上包層溶液（即 分析物）的折射率變化有關(guān)，并且直接檢測微環(huán)直通輸出端得到的波長漂移量(室溫下）和 對陣列波導光柵利用重心法推算出的波長漂移量相同，這進一步說明所設計芯片檢驗結(jié)果 的可靠性。
[0039]此外，圖2還給出了并列式傳感檢測的生物傳感器芯片示意圖，它除了傳感檢測區(qū) 域含有N(N 2 2)個不同周長的傳感微環(huán)外，其他設計參數(shù)都與前面設計相同，關(guān)于各個微環(huán) 的中心響應波長檢測，只需將陣列波導光柵的輸出陣列波導12分成N(N2 2)個獨立的部分， 每一部分對應于一個傳感微環(huán)的檢測，互不干擾，接著在對每一獨立部分利用前面所述的 重心方法進行檢測。
【主權(quán)項】
1. 一種無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，其特征在于:包括一個集成的寬帶 光源、至少一個微環(huán)的傳感區(qū)域、一個陣列波導光柵、一個集成的探測器陣列，所述的寬帶 光源和微環(huán)傳感區(qū)域的輸入端相連接，所述的陣列波導光柵包括三條輸入陣列波導和至少 三條輸出陣列波導，所述的三條輸入波導中的中間一條輸入波導和微環(huán)傳感區(qū)域的下載端 輸出波導相連接，其余兩條輸入波導關(guān)于中間輸入波導呈對稱分布，所述的至少三條輸出 波導和一個具有相同數(shù)目的探測器陣列相連接;傳感微環(huán)在檢測物質(zhì)中隨外界環(huán)境溫度變 化的波長漂移量和陣列波導光柵隨外界環(huán)境溫度變化的波長漂移量相同，即傳感微環(huán)和陣 列波導光柵具有相同的溫度相關(guān)性。2. 如權(quán)利要求1所述的無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，其特征在于:所述陣 列波導光柵具有三根輸入波導，分別標記為I-^Io和I 1, Io為中心輸入波導且與微環(huán)傳感區(qū) 域的下載端輸出波導相連接，關(guān)于Io對稱，輸入波導Io和陣列波導光柵的第一個平板 波導之間插入了一段線性錐形展寬區(qū)域，同時輸入波導I-JPI 1在與陣列波導光柵第一個平 板波導的連接處的入口寬度和輸出陣列波導在與第二個平板波導的連接處的入口寬度相 同。3. 如權(quán)利要求1或2所述的無熱的片上集成的光波導生物傳感器芯片，其特征在于:所 述的微環(huán)傳感區(qū)域含有多個微環(huán)時，各微環(huán)之間具有相同的波導結(jié)構(gòu)參數(shù)以及不同的環(huán)周 長D
【文檔編號】G01N21/17GK205538647SQ201620101009
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月2日
【發(fā)明人】鄒俊, 樂孜純
【申請人】浙江工業(yè)大學