基于V型耦合腔的激光內(nèi)腔生物傳感器研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出與不斷深入，“更透徹的感知，更廣泛的互聯(lián)互通，更深入的智能化”成為物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展方向。生物傳感技術(shù)作為一門多學(xué)科交叉、相互滲透的高新“感知”技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)、軍事科學(xué)、藥物分析及環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多學(xué)科中，而且研究開發(fā)的勢(shì)頭在不斷加大，實(shí)用化、商品化的步伐也在不斷加快。光學(xué)生物傳感作為一種能夠直接探測(cè)生物分子反應(yīng)的方法，以其非破壞性的操作模式、快速的信號(hào)產(chǎn)生和讀取速率而在生物傳感領(lǐng)域得到廣泛的關(guān)注。并

2、隨著近年來集成光電子器件小型化和集成化的迅猛發(fā)展，光學(xué)生物傳感已經(jīng)成為集成光電子器件在取得巨大成功的光纖通信應(yīng)用后的又一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 本文提出了一種基于V型耦合腔的激光內(nèi)腔生物傳感器。該激光內(nèi)腔生物傳感器包括一個(gè)V型耦合腔激光器和一個(gè)2×2多模干涉耦合器。由于V型耦合腔激光器的參照諧振腔的光學(xué)長(zhǎng)度約為傳感諧振腔光學(xué)長(zhǎng)度的2倍，當(dāng)傳感區(qū)樣品性質(zhì)變化引起激光腔的光程變化時(shí)，激光器腔模將從一個(gè)模式跳變到相鄰模式，該過程中V

3、型激光器兩輸出端口相位差發(fā)生變化，通過測(cè)量腔外多模干涉耦合器出射端口的功率比即可以獲得被測(cè)樣品性質(zhì)變化的相關(guān)信息。
　　 本文利用Rsoft軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)、分析了器件結(jié)構(gòu)，包括波導(dǎo)的單模條件，有源無源的集成及波導(dǎo)靈敏度，并利用激光器閾值條件及多模速率方程等對(duì)傳感靈敏度進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析。結(jié)果表明相較于其他集成光波導(dǎo)生物傳感器，該傳感器首次將通信用激光器應(yīng)用于傳感，通過有源、無源混合集成實(shí)現(xiàn)了傳感器的探測(cè)光源集成，減小了體積；在V