基于硅基槽型微环谐振器的集成生物传感器
DOI:
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作者:
作者单位:

(1.武汉理工大学 航运学院,湖北 武汉 430063; 2.湖北工业大学 电气与电子工 程学院,湖北 武汉 430068, 3.武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070)

作者简介:

洪建勋副教授,研究员。主要研究方向为高性能光 电子器件,研究领域涉及高速光通信调制器、新型光电 子器件的互联与耦合技术、基 于硅基波导非线性的光信号处理、光电子器件的数值分析与仿真算 法等.

通讯作者:

中图分类号:

基金项目:

国家自然科学基金青年基金(61301167),教育部留学回国人员科研启动基金(13693)资助项目 (1.武汉理工大学 航运学院,湖北 武汉 430063; 2.湖北工业大学 电气与电子工 程学院,湖北 武汉 430068, 3.武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070)


Compact integrated biosensors based on the Silicon slot microring resonator
Author:
Affiliation:

(1.School of Navigation,Wuhan University of Technology,Wuhan 430063,China; 2.School of Electrical and Electronic Engineering,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 3. School of Information Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,Ch ina)

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    摘要:

    本文对一种基于槽型微环谐振器的生物传感器进 行了研究,通过微环谐振器与槽型波导的结合,增强光与传感媒质的相互作用,减小传输损 耗的制约影响。采用时域有限差分法(FDTD) 研究了波导有效折射率随传感物质材料折射率的变化,结果显示它们呈线性关系,这为折射 率的 有效传感提供了可能。采用电子束光刻和等离子体刻蚀技术在SOI基片上制备了样品,SOI 基片 的顶层硅和埋入氧化层的厚度分别为220 nm和2μm,微环谐振器的 微环半径为30 μm。采用波 导光栅耦合器来实现光的输入和输出,频谱测量显示槽型微环谐振器的品质因数达到了2940, 通过测量传感器表面覆盖不 同浓度的氯化钠溶液时光谱谢振峰的变化,得到传感器的灵敏度 和检测极限分别为980.24 nm/RIU和5.4×10-4 RIU。

    Abstract:

    We presented an integrated silicon microring resonator based on slot waveguide f or biosensor applications.The index change of the analyte filled in the slot can make a shift in the resonance wavelength of the microring resonator.The device was designed by using Finite-Different Time-Domain method.Calculation results show that the effective index of the slot waveguide changes linearly with the in dex of the sensing material,which insure the effective optical sensing of biomol ecules.The device was fabricated on an SOI wafer with 220nm top silicon on a μ m buried oxide by using e lectron-beam lithography and inductively coupled plasma etching.The radius of t he microring is as smaller as 30μm.The light was vertically coupled in/out b y using waveguide grating couplers,and transformed from the rib waveguide to slo t waveguide by using a standard width taper.The quality factor of the slot micro ring resonator was measured to be as high as 2940.The spectra for bulk sensing were measured by flowing sodium chloride solutions with different concentrations on the surface of the s ensor.The resonance shift was analyzed by comparing the spectra.Experimental res ults show that the sensitivity and the LOD of the sen sor are 980.24nm/RIU and 5.4×10-4 RIU,respectively.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

谭志荣,洪忆霄,过海峰,葛华,洪建勋.基于硅基槽型微环谐振器的集成生物传感器[J].光电子激光,2019,30(8):779~784

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  • 收稿日期:2019-03-10
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  • 在线发布日期: 2019-10-08
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