光學(xué)微環(huán)生物傳感器的設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、微環(huán)諧振腔具有高品質(zhì)因數(shù)、低成本的特點。由于它基于平面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，因而易于同其它光電芯片和微流控芯片集成，并且進行化學(xué)表面處理。另外，諧振效應(yīng)的引入能夠在提高靈敏度的同時大大縮小器件的尺寸，所以基于微環(huán)諧振腔的生物傳感器是一種高靈敏度的，可對微量生物物質(zhì)進行探測的傳感器。本文在國家自然科學(xué)基金的資助下，對微環(huán)生物傳感器的理論模型和性能參數(shù)做了系統(tǒng)性的分析研究，完成的主要工作有以下幾點：
　　 (1)基于模式耦合理論和時域有限差分法

2、，深入研究直波導(dǎo)與彎曲波導(dǎo)的耦合性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上建立微環(huán)諧振腔的理論模型，得到器件的主要參數(shù)如自由頻譜區(qū)間FSR和品質(zhì)因數(shù)Q的表達式；
　　 (2)根據(jù)微環(huán)傳感器的工作原理，將總靈敏度分為波導(dǎo)靈敏度和器件靈敏度，著重分析器件靈敏度與傳輸因子s、自耦合因子t、以及工作波長λ的關(guān)系，并結(jié)合上述參數(shù)與其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，提出具體的設(shè)計和優(yōu)化方案；
　　 (3)利用高斯函數(shù)對原洛倫茲響應(yīng)譜的近似，得到器件品質(zhì)因數(shù)Q與器件靈敏度