專利名稱：微諧振器傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微諧振器傳感器，并且更具體地，涉及用于利用諧振 器的折射率中的變化來探測要被測量的材料(也稱作"要測量的材 料")的特征的傳感器。
背景技術(shù)：
通常地，諧振器傳感器用于通過探測在形成有輸入端和輸出端的 波導的輸出端的光強來探測要測量的材料的特征。在這種情況下，光 強對應(yīng)于環(huán)形諧振器有效折射率的變化，在行進通過波導的光耦合到 與波導間隔分開安置的環(huán)形諧振器時會發(fā)生該變化。
圖1是示出傳統(tǒng)微環(huán)諧振器傳感器的視圖。
參照圖1,傳統(tǒng)的微環(huán)諧振器包括主波導110和環(huán)諧振器120。主 波導110用光纖或光波導構(gòu)成，并且主波導110的兩端分別用作用于 接收光信號的輸入端和用于輸出光信號的輸出端。環(huán)諧振器120是具 有預定半徑R的環(huán)形狀的光波導或光纖，并且環(huán)諧振器120具有開口 122，該開口的表面是經(jīng)過界面處理的，以便通過形成環(huán)諧振器120 的波導或光纖的光可以有效地到達液體或氣體，液體或氣體是要測量 的材料。開口 122在構(gòu)成環(huán)諧振器120的光波導或光纖的頂或側(cè)面上 形成。微環(huán)諧振器傳感器能夠接受的光傳輸模式的確定取決于開口 122的位置。因此，如果在環(huán)諧振器的頂和側(cè)面都形成開口 122，則 TM和TE模式的光信號都能夠被接收。主波導110和環(huán)諧振器120 彼此間隔開地設(shè)置在一個電介質(zhì)基底上以構(gòu)成諧振器傳感器。
如圖1中所示，在傳統(tǒng)的微環(huán)諧振器傳感器中，通過主波導110 的輸入端輸入的光信號沿主波導110前進并耦合到環(huán)諧振器120，該 耦合取決于與主波導110間隔開設(shè)置的環(huán)諧振器的諧振條件。此時， 輸入到環(huán)諧振器120的光在形成于環(huán)諧振器120上的開口 122的經(jīng)界面處理的表面上與液態(tài)或氣態(tài)的生物材料(生物材料是要測量的材
料)反應(yīng)，并且因此改變了環(huán)諧振器120的有效折射率。然后，隨著 環(huán)諧振器120的有效折射率的改變，用于將光從主波導110耦合到環(huán) 諧振器120的條件發(fā)生改變。此時，環(huán)諧振器120的有效折射率對應(yīng) 于在環(huán)諧振器120的頂和側(cè)表面上反應(yīng)的材料的濃度發(fā)生變化。因 此，通過主波導110的輸出端輸出的光量發(fā)生改變，并且因此能夠探 測材料的特征。以這種方式，如果通過在環(huán)諧振器120的開口 122使 用生物學元件來構(gòu)成生物感應(yīng)器，則能夠制造使用環(huán)諧振器的生物傳 感器。
因為在具有如圖1中所示的四個部分al、 a2、 a3、以及a4的傳統(tǒng) 微環(huán)諧振器傳感器的環(huán)諧振器120內(nèi)不發(fā)生任何反射，所以初始條件 是13143=34=0。因此，示于圖1中的微環(huán)諧振器傳感器的特征函數(shù) 表示為如下述數(shù)學式(Math Figure)所示。
數(shù)學式1
<formula>see original document page 9</formula>
在數(shù)學式l中，Ik^是當光信號通過光波導一次時從端口 l al耦合 到端口 4b4的光信號強度，而ll一k纟是當光信號通過光波導一次時通 過而沒有被耦合的光信號強度。
此外，環(huán)諧振器內(nèi)的光信號能夠用下列數(shù)學式表示
數(shù)學式2
<formula>see original document page 9</formula>
在數(shù)學式2中，aR是當光信號通過環(huán)諧振器的內(nèi)部一次時發(fā)生的 損耗，而fR是當光信號通過環(huán)諧振器的內(nèi)部一次時發(fā)生的相位差。
另一方面，從數(shù)學式1能夠獲得下述表達式。
數(shù)學式3
6<formula>see original document page 10</formula>
此外，從數(shù)學式2和3可推得下述表達式,
數(shù)學式4
<formula>see original document page 10</formula>
然后，當數(shù)學式4中f＝2mp時，發(fā)生環(huán)的諧振，并且此時，數(shù)學 式4重新整理為如下形式。
數(shù)學式5 [數(shù)學.5]
<formula>see original document page 10</formula>
如果發(fā)生如數(shù)學式5中所示地定義的諧振條件，則發(fā)生從主波導 110到環(huán)諧振器120的耦合，并且因為當諸如以下示出的數(shù)學式的條 件滿足時臨界耦合條件滿足，所以光信號不輸出到主波導110的輸出 端。在臨界耦合條件滿足的時間點，從主波導110耦合到環(huán)諧振器 120的光信號強度變?yōu)樽畲笾怠?br> 數(shù)學式6<formula>see original document page 10</formula>
在諧振狀態(tài)下，通過調(diào)整耦合系數(shù)k和損耗系數(shù)aK來確定臨界耦 合條件。此時，耦合系數(shù)k通過主波導110和環(huán)諧振器120之間間隔 的距離確定，并且損耗系數(shù)an通過光信號和在環(huán)諧振器120上形成 的幵口 122處的生物材料的反應(yīng)確定。
圖2是示出當光信號輸入到主波導110時，根據(jù)環(huán)諧振器120的 諧振條件，與入射光的波長對應(yīng)的輸出光的特征曲線的示例的視圖。
參照圖2，如果在環(huán)諧振器120的諧振條件下發(fā)生臨界耦合，則在主 波導IIO的輸出端在最小波長處不會發(fā)生輸出，并且這里，最小波長 通過生物分子間的相互作用被移動了。也就是，在主波導110的輸 出端不發(fā)生輸出的光信號的波長被根據(jù)環(huán)諧振器120的有效折射率 的變化改變了，該折射率變化由與諧振器120的開口 122接觸的要測 量的材料引起。參照圖2，應(yīng)當理解，無論何時環(huán)諧振器120的有效 折射率提高lxl04，在主波導110的輸出端不發(fā)生輸出的最小波長都 恒定地提高。因此，借助于探測對通過主波導iio的輸出端輸出的光 信號的強度和波長的響應(yīng)信號，環(huán)諧振器傳感器能夠探測要測量的材 料的特征。
另一方面，環(huán)諧振器傳感器的輸出對介質(zhì)的介電常數(shù)的改變非常 敏感，當介質(zhì)與在環(huán)諧振器120上形成的開口 122接觸時發(fā)生該改變。 也就是說，隨著介質(zhì)流過環(huán)諧振器傳感器的開口，介質(zhì)的介電常數(shù)發(fā) 生改變，并且因此，環(huán)諧振器120的有效折射率發(fā)生改變。環(huán)諧振器 120的有效折射率的該改變引起了諧振條件的改變，并且因此輸出信 號的波長移動了。因此，通過得到要測量的材料的濃度，環(huán)諧振器傳 感器探測要測量的材料的特征，通過基于在主波導IIO的輸出端測得 的光信號的強度和相位計算的環(huán)諧振器120的有效折射率得到要測 量的材料的濃度。
上述的環(huán)諧振器傳感器能夠以生物傳感器的形式實施，其中，當 彼此組合的生物分子中的分子固定于形成在環(huán)諧振器傳感器上的開 口 122的表面上時，與固定的作為要測量的材料的生物分子對應(yīng)的生 物分子與開口 122的表面接觸，并且然后，探測它們之間的鍵合活動。 彼此鍵合的生物分子的示例包括抗體-抗原、荷爾蒙-受體、 DNA-DNA、 DNA-蛋白質(zhì)等。使用這樣的環(huán)諧振器的生物傳感器是其 中配體固定在環(huán)諧振器傳感器的開口 122的表面上的傳感器。在金屬 表面上化學地吸附硫醇化的(thiolized)配體的方法可以是固定配體 的方法的示例，其中通過經(jīng)由共價鍵將硫醇基鍵合到配體來將配體硫 醇化。此外，還存在使用配置于羧基-甲基化的右旋糖苷鏈中的水凝 膠骨架(hydmgel matrix)將配體固定在環(huán)諧振器傳感器的開口 122的表面上的方法。該環(huán)諧振器傳感器是最有益的，因為能夠不使用諸 如放射性材料或熒光材料的指示劑材料而直接測量分子。此外，如果 使用環(huán)諧振器生物傳感器，則能夠?qū)崟r監(jiān)控鍵合生物分子的過程。
然而，雖然環(huán)諧振器傳感器是有益的(因為能夠使用簡單的構(gòu)成 測量要測量的材料的特征)，但是在最小化環(huán)傳感器方面存在某些限 制。也就是說，在設(shè)置有諧振器的傳統(tǒng)的環(huán)諧振器傳感器的情況下， 該諧振器中波導形成在圓形式的環(huán)形狀中，需要深刻蝕構(gòu)成環(huán)諧振器 的光波導的附近，以減小環(huán)諧振器的半徑而沒有過多的輻射損耗。如 果深刻蝕了構(gòu)成環(huán)諧振器的光波導的附近，雖然能夠增強在光波導的 側(cè)表面上的光限制效果，但是存在問題，因為光傳播損耗增加了，歸 因于側(cè)壁粗糙。此外，如果形成環(huán)諧振器的光波導由內(nèi)部材料制成， 則通過內(nèi)部材料的刻蝕引起似乎歸因于過多的表面復合的問題。此 外，該環(huán)諧振器引起輻射損耗的增加并且結(jié)果起阻礙環(huán)諧振器傳感器 的最小化的作用。
發(fā)明公幵 技術(shù)問題
因此，本發(fā)明的實現(xiàn)是要解決上述問題，并且本發(fā)明的目的是提供高靈敏的超微諧振器傳感器，其被作為片上器件(on-chip)集成以 在任何時候任何地方使用，同時最小化由最小化傳感器引起的輻射損 耗。
技術(shù)方案
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種微諧振器傳感器，包括主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和 用于輸出光信號的出射孔，所述主波導具有光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)， 通過所述入射孔輸入的所述光信號的部分被分束；諧振波導，具有光連接到所述主波導的所述光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收從所述主波 導分束的分束的光信號，所述諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成；以及光路改變構(gòu)件，安置在與形成所述諧振波導的相鄰 光波導接觸的頂點區(qū)，用于反射輸入到所述諧振波導的所述分束的光
信號的至少一部分，以在所述諧振波導內(nèi)循環(huán)(circulate)分束的光 信號，其中，開口形成在構(gòu)成所述諧振波導的光波導中的一個或多個 光波導上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種微諧振器傳感器，包括第 一主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出射 孔，具有光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)，通過所述入射孔輸入的所述光信 號的部分被分束；第一諧振波導，具有光連接到所述第一主波導的所 述光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收從所述第一主波導分束的分束的光 信號，所述第一諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成； 第二主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出 射孔，所述第二主波導具有光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)，通過所述入射 孔輸入的所述光信號的部分被分束；第二諧振波導，具有光連接到所 述第二主波導的所述光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收從所述第二主波 導分束的分束的光信號，所述第二諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的 多個光波導構(gòu)成；以及光路改變構(gòu)件，安置在與形成所述第一和第二 諧振波導的相鄰光波導接觸的頂點區(qū)，用于反射輸入到所述第一或第 二諧振波導的所述分束的光信號的至少一部分，以在所述第一和第二 諧振波導內(nèi)循環(huán)所述分束的光信號，其中，通過共用一個頂點，所述 第一和第二諧振波導形成單個諧振路徑，并且開口形成在構(gòu)成所述第 一和第二諧振波導的光波導中的一個或多個光波導上。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器，使用全反射鏡構(gòu)成諧振器，并且 因此能夠制造沒有過多的輻射損耗的微諧振器傳感器。此外，所有的 元件能夠集成在相同的晶片上，并且因此能夠作為片上器件制造該微 諧振器傳感器。因此，因為能夠制造可用于手持終端的超微光學傳感 器模塊，它是有益的。


從以下結(jié)合附圖的詳細描述，能夠更充分地理解本發(fā)明的其它目 的和優(yōu)點，其中
圖1是示出傳統(tǒng)的微環(huán)諧振器傳感器的視圖2是示出根據(jù)傳統(tǒng)的微環(huán)諧振器傳感器中的環(huán)諧振器的諧振條 件的輸出光的特征曲線的示例的視圖3是示出反射譜的視圖，該反射譜是在一方面將諧振環(huán)的折射 率設(shè)置為3.29001和3.29059而另一方面將諧振環(huán)固定在傳統(tǒng)的微環(huán) 諧振器傳感器中時測得的；
圖4是示出應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器中的可變波長光 源的示例的視圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器的信號探測方法的視圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖，其是通過將可變波長的光源和光探測器連接到圖12中所示 出的微諧振器傳感器的第七實施例而形成。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器的優(yōu)選實施例。
圖4是示出應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器中的可變波長光 源的示例的視圖。
參照圖4，可變波長光源改變從諸如激光二極管的光源輻射的光
信號的波長為期望波長的信號并將該信號提供給微諧振器傳感器的
主波導?？勺儾ㄩL光源包括光生成單元410、光波導420、第一諧振 環(huán)430、以及第二諧振環(huán)440。
光生成單元410是激光二極管，用于通過經(jīng)由電極412從外部輸 入的電流或電壓生成預定波長的光信號。光波導420設(shè)置為與第一諧 振環(huán)430和第二諧振環(huán)440間隔開某一距離。光波導和諧振環(huán)430及 440的每一個之間的耦合系數(shù)取決與光波導和諧振環(huán)430及440的每 一個之間的間隔的距離而改變，并且因此，與彼此耦合的光信號的量 發(fā)生改變。該光波導420包括相位控制區(qū)422和反射區(qū)424，并且電 極426連接在相位控制區(qū)422以基于輸入到相位控制區(qū)422的電流和 電壓通過改變折射率來控制光信號的相位。從光生成單元410輻射并 且輸入到光波導420的光信號耦合到第一諧振環(huán)430并且形成在第一 諧振環(huán)430中順時中循環(huán)的第一光波。此外，第一光波耦合到第二諧 振環(huán)440并且形成在第二諧振環(huán)440中逆時鐘方向循環(huán)的第二光波。 該第一光波和第二光波在光波導420的反射區(qū)424中耦合到光波導 420并且前進到光生成單元410。然后，該光波加到由光生成單元410 生成的光信號上，并且最終輻射的光信號的波長發(fā)生改變。
通過將光纖或光波導配置在圓形形狀中制造第一諧振環(huán)430和第 二諧振環(huán)440，其中，形成折射率取決于從外部供給的驅(qū)動電流量而 發(fā)生改變的相位控制區(qū)432和442。第一諧振環(huán)430和第二諧振環(huán)440 光耦合以彼此交換光信號。此外，第一諧振環(huán)430和第二諧振環(huán)440 的半徑Ro和&設(shè)定為彼此不同。因此，因為光信號在諧振環(huán)430和 440的每一個內(nèi)的循環(huán)距離變得與其它的那些不同，諧振環(huán)430和440 的每一個的諧振波長變得與其它的諧振波長不同。如果在這種狀態(tài)下 車俞入到一個諧振環(huán)(例如參考數(shù)字430的諧振環(huán))中的電流量發(fā)生改 變，并且因此改變對應(yīng)的諧振環(huán)430的折射率，則根據(jù)游標原理(Vernier effect),兩個環(huán)同時在特定波長諧振，并且引起強烈的反射。 也就是說，如果一個諧振環(huán)430的折射率固定，并且另一諧振環(huán)440 的折射率逐漸提高或降低，則反射率的峰值在提高或降低整數(shù)倍的自 由波長范圍(FSR)的波長一個接一個地出現(xiàn)。
如果參照圖4的上述可變波長光源應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的微諧振器 傳感器，則傳感器的所有構(gòu)成元件能夠集成在單個晶片上，并且因此 能夠以光子集成電路的形式制造微諧振器傳感器。因此，能夠以低的 價格進一步簡單地制造微諧振器傳感器。此外，除了參照圖4描述的 可變波長光源外，諸如激光二極管的公知的發(fā)光元件能夠用作根據(jù)本 發(fā)明的微諧振器傳感器的光源。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的視圖。
參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的微諧振器傳感器包括主 波導510、諧振波導520、全反射鏡530、以及束分束器532和534。 主波導510具有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出射 孔，以及在主波導510上形成的光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)，通過入射 孔輸入的光信號耦合到諧振波導520。諧振波導520具有光連接到主 波導510的光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收通過主波導510的入射孔 輸入的光信號中耦合到諧振波導520的光信號(以下，稱作分束的光 信號)，在主波導510中，其中，多個光波導設(shè)置在三角形形狀中。 此時，構(gòu)成三角形形狀的諧振波導520的三個邊的光波導中的一個與 構(gòu)成主波導510的光波導一起形成一個整體。在構(gòu)成三角形形狀的諧 振波導520的三邊的光波導中不同于與構(gòu)成主波導510的光波導一起 形成一個整體的那一個光波導的兩個波導連接到主波導510的位置， 設(shè)置束分束器532和534。此外，在不同于與構(gòu)成主波導510的光波 導一起形成一個整體的那一個光波導的兩個波導彼此連接的位置，設(shè) 置全反射鏡530。
在通過第二束分束器534后，通過主波導510的入射孔輸入的光 信號被第一束分束器分束，通過主波導510的出射孔輸出，并且同時， 輸入到諧振波導520。輸入到諧振波導520的分束的光信號被全反射
鏡530反射并且隨后被第二束分束器534分束，并且部分光信號前進 到監(jiān)控單元(未示出)，而部分光信號前進到主波導510的出射孔。 以這種方式，輸入到諧振波導520的分束的光信號在諧振波導520內(nèi) 循環(huán)。
另一方面，在構(gòu)成諧振波導520的光波導中不同于與構(gòu)成主波導 510的光波導一起形成一個整體的那一個光波導的兩個光波導中的至 少一個的頂面和側(cè)面中的至少一個上形成開口 522和524。通過主波 導510的入射孔輸入的光信號通過第一束分束器532耦合到諧振波導 520，并且，耦合的分束的光信號與在諧振波導520上形成的開口 522 和524處的液態(tài)或氣態(tài)的要測量的材料反應(yīng)。諧振波導520的有效折 射率由分束的光信號和要測量的材料的反應(yīng)改變，并且因此，光信號 的相位發(fā)生改變，并且因此耦合諧振條件發(fā)生改變。諧振波導520的 諧振條件和諧振態(tài)中的臨界耦合條件在數(shù)學式5和6中示出。如上述， 因為諧振波導520的諧振條件對應(yīng)于在諧振波導520的開口 522和 524的界面反應(yīng)的要測量的材料的濃度發(fā)生改變，所以如果測量通過 主波導510的出射孔輸出的光信號的強度，則能夠探測要測量的材料 的特征。
圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖。
參照圖6，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的微諧振器傳感器包括主 波導540、諧振波導550、以及全反射鏡560、 562和564。主波導540 具有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出射 L，以及在主 波導540上形成的光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)，通過入射孔輸入的光信 號耦合到諧振波導550。諧振波導550具有光連接到主波導540的光 耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收通過主波導540的入射孔輸入的光信號 中耦合到諧振波導550的光信號，并且多個光波導設(shè)置在三角形形狀 中。此時，構(gòu)成三角形形狀的諧振波導550的三個邊的光波導中的一 個與主波導540平行設(shè)置。在構(gòu)成諧振波導550的三邊的光波導彼此 連接的頂點區(qū)設(shè)置全反射鏡560、 562和564。
另一方面，在構(gòu)成諧振波導550的光波導中不同于與構(gòu)成主波導540的光波導平行設(shè)置的那一個光波導的兩個光波導屮的至少一個的 頂面和側(cè)面中的至少一個上形成開口 552和554。通過主波導540的 入射孔輸入的光信號在光耦合區(qū)耦合到諧振波導550。輸入到諧振波 導550的光信號被安置在諧振波導550的各個頂點的全反射鏡560、 562和564反射，并且在諧振波導550內(nèi)順時針行進。此時，在諧振 波導550內(nèi)行進的光信號與在諧振波導550上形成的開口 552和554 處的液態(tài)或氣態(tài)的要測量的材料反應(yīng)。因此，諧振波導550的有效折 射率由分束的光信號和要測量的材料的反應(yīng)改變，并且因此，光信號 的相位發(fā)生改變，并且因此耦合諧振條件發(fā)生改變。隨后，在諧振波 導550內(nèi)行進的光信號在諧振波導550的光耦合區(qū)耦合到主波導540 并且通過主波導540的出射孔輸出。如上述，因為諧振波導550的諧 振條件對應(yīng)于在諧振波導550的開口 552或554的界面反應(yīng)的要測量 的材料的濃度發(fā)生改變，所以如果測量通過主波導540的出射孔輸出 的光信號的強度，則能夠探測要測量的材料的特征。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖。
參照圖7，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的微諧振器傳感器包括主 波導570、光耦合器575、諧振波導580、以及全反射鏡590、 592、 594和596。主波導570具有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光 信號的出射孔，以及在主波導570上形成的光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)， 通過入射孔輸入的光信號耦合到光耦合器575。光耦合器575將通過 主波導570的入射孔輸入的光信號分束到主波導570的出射孔和諧振 波導580。此外，光耦合器將在諧振波導580中循環(huán)的光信號分束到 主波導570的出射孔和諧振波導580。如果應(yīng)用利用自成像現(xiàn)象的多 模干涉耦合器(MMIC)作為光耦合器575，則這是有益的，因為微 諧振器傳感器的總的尺寸能夠減小，并且能夠容易地在單個晶片上實 施光耦合器575和其它元件。
諧振波導580具有光連接到光耦合器575的光耦合區(qū)，用于接收 通過主波導570的入射孔輸入的光信號中耦合到諧振波導580的光信 號，并且多個光波導設(shè)置在矩形形狀中。此時，構(gòu)成矩形形狀的諧振波導580的四個邊的光波導中的一個連接到光耦合器575。在構(gòu)成諧 振波導580的四邊的光波導彼此連接的頂點區(qū)設(shè)置全反射鏡590、 592、 594和596。
另一方面，在構(gòu)成諧振波導580的光波導中不同于連接到光耦合 器575的光波導的三個光波導中的至少一個的頂面和側(cè)面中的至少 一個上形成開口 582。通過主波導570的入射孔輸入的光信號通過光 耦合器575耦合到諧振波導580。輸入到諧振波導580的光信號被安 置在諧振波導580的各個頂點的全反射鏡590、 592、 594和596反射， 并且在諧振波導580內(nèi)逆時針行進。此時，在諧振波導580內(nèi)行進的 光信號與在諧振波導580上形成的開口 582處的液態(tài)或氣態(tài)的要測量 的材料反應(yīng)。因此，諧振波導580的有效折射率由分束的光信號和要 測量的材料的反應(yīng)改變，并且因此，光信號的相位發(fā)生改變，并且因 此耦合諧振條件發(fā)生改變。隨后，在諧振波導580內(nèi)行進的光信號通 過光耦合器575耦合到主波導570并且通過主波導570的出射孔輸 出。如上述，因為諧振波導580的諧振條件對應(yīng)于在諧振波導580的 開口 582的界面反應(yīng)的要測量的材料的濃度發(fā)生改變，所以如果測量 通過主波導570的出射孔輸出的光信號的強度，則能夠探測要測量的 材料的特征。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的微諧振器傳感器的信號探測方法的視圖。
參照圖8，在參照圖5到7的上述微諧振器傳感器中，雖然通過 主波導510、 540、和570的入射孔輸入的光信號沿主波導510、 540、 和570行進，但是僅波長滿足光連接到主波導510、 540、和570的 諧振波導520、 550、和580的諧振條件的光信號耦合到諧振波導520、 550、和580。此時，取決于設(shè)置于在諧振波導520、 540、和580上 形成的開口 522、 524、 552、 554、和582處的要測量的材料(例如， 生物材料，或環(huán)境材料)和受體之間的粘附性，諧振波導520、 550、 和580的有效折射率發(fā)生改變。諧振波導520、 550、和580的折射 率中的該改變包括在諧振波導520、 550、和580內(nèi)循環(huán)的光信號的 相位中的改變，并且因此耦合諧振條件發(fā)生改變。因此，在通過主波導510、 540、和570的入射孔輸入的光信號中，沒有耦合到諧振波 導520、 550、和580，而是通過主波導510、 540、和570的出射孔 輸出的光信號的波長發(fā)生改變。
測量單元(未示出)通過設(shè)置在主波導510、 540、和570的出射 孔處的諸如光電二極管的光探測器探測從主波導510、 540、禾B 570 的出射孔輸出的光信號的強度。此時，雖然要測量的材料沒有放置于 在形成諧振波導520、 550、和580的光波導上形成的開口 522、 524、 552、 554、和582處，但是測量單元探測波長對應(yīng)于諧振波長的光的 強度，諧振波長是在主波導510、 540、和570的出射孔探測不到此 波長處的光信號的波長，因為主波導510、 540、和570和諧振波導 520、 550、和580之間的諧振條件得到滿足。該諧振波長對應(yīng)于自由 光譜范圍(FSR)間隔地存在，并且，為更正確的測量，測量單元理 想地探測在較低和較高方向上在多個諧振波長(即，1549.893nm和 1550.698nm)處的光信號的強度。接下來，基于光信號的探測的強度， 測量單元計算諧振波導520、 550、和580的有效折射率的變化，該 變化源于放置于在構(gòu)成諧振波導520、 550、和580的光波導上形成 的開口 522、 524、 552、 554、和582處的要測量的材料。
如果在多個諧振波長探測光信號的強度，則測量單元計算在諧振 波長探測的光信號的強度之間的值的差(通過從在上方的第一諧振波 長測得的光強減去在下方的第二諧振波長測得的光強計算的值)并基 于值的差計算諧振波導520、 550、和580的有效折射率的變化。最 后，基于計算的有效折射率的變化，測量單元得到放置于在構(gòu)成諧振 波導520、 550、和580的光波導上形成的開口 522、 524、 552、 554、 和582處的要測量的材料的濃度，由此探測要測量的材料的特征。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成的 視圖。圖9中示出的微諧振器傳感器具有連接兩個示于圖6中的微諧 振器傳感器的結(jié)構(gòu)。
參照圖9，根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的微諧振器傳感器包括第 一主波導710、第二主波導720、第一諧振波導730、第二諧振波導 740、束分束器750、以及全反射鏡752、 754、 756和758。圖9中示 出的微諧振器傳感器具有通過束分束器750連接兩個示于圖6中的微 諧振器傳感器的結(jié)構(gòu)。通過第一主波導710的入射孔輸入的光信號在 光耦合區(qū)耦合到第一諧振波導730。輸入到第一諧振波導730的光信 號被安置在第一諧振波導730處的第一全反射鏡752反射并前進到束 分束器750。束分束器750將輸入的光信號分束到安置在第一諧振波 導730處的第二全反射鏡754和第二諧振波導740。輸入第二諧振波 導740的光信號被安置在第二諧振波導740處的第四全反射鏡758和 第三全反射鏡756反射并且在第二諧振波導內(nèi)循環(huán)。然后，循環(huán)的光 信號又輸入到束分束器750，并且部分光信號耦合到第一諧振波導 730。
在上述傳輸光信號的過程中輸入到第一諧振波導730和第二諧振 波導740中的光信號分別與在第一諧振波導730和第二諧振波導740 上形成的開口 732、 734、 742和744處的液態(tài)或氣態(tài)的要測量的材料 反應(yīng)，并且第一諧振波導730和第二諧振波導740的有效折射率對應(yīng) 于在開口 732、 734、 742和744處反應(yīng)的要測量的材料的濃度發(fā)生改 變。如果兩個諧振波導730和740的有效折射率發(fā)生改變，則從第一 主波導710到第一諧振波導730的耦合條件發(fā)生改變。因此，因為通 過第一主波導710的出射孔輸出的光量發(fā)生改變，能夠探測材料的特 征。如果通過如圖9中所示連接兩個諧振波導來構(gòu)成諧振器，則通過 主波導輸出的光信號的波長具有帶阻而不是帶通的輸出形式，并且因 此是有益的，因為根據(jù)游標原理能夠獲得寬的諧振間隔。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖。
參照圖10，根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的微諧振器傳感器包括第 一主波導760、第一光耦合器765、第二主波導770、第二光耦合器 775、諧振波導780、以及全反射鏡790、 792、 794和796。
通過第一主波導760的入射孔輸入的光信號通過第一光耦合器 765耦合到諧振波導780。耦合到諧振波導780的光信號被設(shè)置在諧 振波導780處的第一全反射鏡790和第二全反射鏡792反射并輸入到 第二光耦合器775。被第二全反射鏡792反射并輸入到第二光耦合器775的光信號耦合到第二主波導770并通過第二主波導770的出射孔 輸出。在此過程中，耦合到諧振波導780的光信號與形成于第一全反 射鏡790和第二全反射鏡792之間的開口 784處的液態(tài)或氣態(tài)要測量 的材料反應(yīng)。因此，諧振波導780的有效折射率發(fā)生改變，并且光信 號的相位發(fā)生改變，并且因此耦合諧振條件發(fā)生改變。因此，如果測 量通過第二主波導770的出射孔輸出的光信號的強度，則能夠探測要 測量的材料的特征。另一方面，如果通過第二主波導770的入射孔輸 入光信號，則要測量的材料在形成于設(shè)置在諧振波導780處的第三全 反射鏡794和第四全反射鏡796之間的開口處與光信號反應(yīng)。在這種 情況下，借助于探測通過第一主波導760的出射孔輸出的光信號的強 度來探測要測量的材料的特征。如果通過如圖10中所示連接兩個諧 振波導來構(gòu)成諧振器，則通過主波導輸出的光信號的波長具有帶阻而 不是帶通的輸出形式。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖。圖11中示出的微諧振器傳感器具有將示于圖6中的第二實 施例的微諧振器傳感器連接到Mach-Zehnder電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)。
參照圖11，根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的微諧振器傳感器具有將諧 振波導820 (其中，在頂點設(shè)置有全反射鏡830、 832、和834)連接 到構(gòu)成Mach-Zehnder電光調(diào)制器的兩個光波導810和815中的一個 光波導810的結(jié)構(gòu)。輸入到在電光材料上形成的Mach-Zehnder電光 調(diào)制器的輸入端的光信號通過兩個光波導810和815。通過兩個光波 導的光信號又合并成一路光，并且合并的光輸出到出射孔。此時，輸 入到一個光波導810的光信號耦合到構(gòu)成諧振波導820的與對應(yīng)光波 導810平行設(shè)置的光波導中并且輸入到諧振波導820。輸入到諧振波 導820的光信號被設(shè)置在諧振波導820的頂點處的全反射鏡830、832、 和834反射并且在諧振波導820內(nèi)循環(huán)。
在諧振波導820內(nèi)循環(huán)的光信號在形成于各個全反射鏡830、 832 和834之間的開口 822和824處與液態(tài)或氣態(tài)要測量的材料反應(yīng)，并 且諧振波導820的有效折射率對應(yīng)于在開口 822和824處反應(yīng)的要測 量的材料的濃度發(fā)生改變。由于諧振波導820的有效折射率的改變，
從諧振波導820重新耦合到構(gòu)成Mach-Zehnder電光調(diào)制器的光波導 中連接到諧振波導820的光波導810的光信號的相位發(fā)生改變。因此， 因為對應(yīng)于通過形成在電光材料上的Mach-Zehnder電光調(diào)制器的兩 個不同的光波導810和815光信號的相位差，在光信號之間發(fā)生相長 或相消干涉，能夠借助于探測通過Mach-Zehnder電光調(diào)制器的出射 孔輸出的光信號的強度來探測要測量的材料的特征。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成 的視圖。圖12中示出的微諧振器傳感器具有將示于圖7中的第三實 施例的微諧振器傳感器連接到Mach-Zehnder電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)。
參照圖12，根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的微諧振器傳感器具有通過 光耦合器860將諧振波導870 (其中，在頂點設(shè)置有全反射鏡880、 882、 884和886)連接到構(gòu)成Mach-Zehnder電光調(diào)制器的兩個光波 導850和855中的一個光波導850的結(jié)構(gòu)。輸入到在電光材料上形成 的Mach-Zehnder電光調(diào)制器的輸入端的光信號通過兩個波導850和 855。通過兩個光波導的光信號又合并成一路光，并且合并的光輸出 到出射孔。此時，輸入到一個光波導850的光信號通過連接到對應(yīng)的 光波導850的光耦合器860耦合到諧振波導870。輸入到諧振波導870 的光信號被設(shè)置在諧振波導870的頂點處的全反射鏡880、 882、 884 和886反射并且在諧振波導870內(nèi)循環(huán)。
在諧振波導870內(nèi)循環(huán)的光信號在形成于全反射鏡882和884之 間的幵口 872處與液態(tài)或氣態(tài)要測量的材料反應(yīng)，并且諧振波導870 的有效折射率對應(yīng)于在開口 872反應(yīng)的要測量的材料的濃度發(fā)生改 變。由于諧振波導870的有效折射率的改變，從諧振波導870重新耦 合到構(gòu)成Mach-Zehnder電光調(diào)制器的光波導中通過光耦合器860連 接到的諧振波導870的光波導850的光信號的相位發(fā)生改變。因此， 因為對應(yīng)于通過形成在電光材料上的Mach-Zehnder電光調(diào)制器的兩 個不同的光波導850和855的光信號的相位差，在光信號之間發(fā)生相 長或相消干涉，能夠借助于探測通過Mach-Zehnder電光調(diào)制器的出 射孔輸出的光信號的強度來探測要測量的材料的特征。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的第八實施例的微諧振器傳感器的構(gòu)成
的視圖，其是通過將可變波長的光源和光探測器連接到圖12中所示 出的微諧振器傳感器的第七實施例而形成。示于圖13中的第八實施
例的微諧振器傳感器是傳感器模塊結(jié)構(gòu)，包括光生成單元910、諧
振單元920、以及光探測單元930，它們通過光子集成電路(PIC)技 術(shù)集成在相同的晶片上。該微諧振器傳感器能夠以超微尺寸制造，并 且因此能夠應(yīng)用于手持裝置。因為集成了具有不同尺寸的多個諧振器 并且能夠應(yīng)用多個波長，所以能夠?qū)嵤┒鄠鞲衅?。此外，雖然將根據(jù) 參照圖12所述的本發(fā)明的第七實施例的微諧振器傳感器用作圖13中 的諧振單元920，但是根據(jù)本發(fā)明的第一到第六實施例的微諧振器傳 感器也能夠用作諧振單元920。
雖然已經(jīng)參照七個優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是該描述對發(fā)明 是示例性的，并且不應(yīng)視為是對本發(fā)明的限制。對本領(lǐng)域技術(shù)人員， 多個修改和變化可以發(fā)生，而不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范 圍。
工業(yè)應(yīng)用
因此，能夠制造超微尺寸的環(huán)諧振器傳感器，并且光源和探測器 能夠作為片上器件集成在同樣的晶片上，并且因此，環(huán)諧振器傳感器 能夠應(yīng)用于生物-環(huán)境傳感器和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種微諧振器傳感器，包括主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出射孔，具有光耦合區(qū)，在該光耦合區(qū)，通過所述入射孔輸入的光信號的部分被分束；諧振波導，具有光連接到所述主波導的所述光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收從所述主波導分束的分束光信號，所述諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成；以及光路改變構(gòu)件，安置在與形成所述諧振波導的相鄰光波導接觸的頂點區(qū)，用于反射輸入到所述諧振波導的分束的光信號中的至少一部分，以在所述諧振波導內(nèi)循環(huán)分束的光信號，其中，開口形成在構(gòu)成所述諧振波導的光波導中的一個或多個光波導上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述主波導的所述光 耦合區(qū)和所述諧振波導的所述光耦合區(qū)與構(gòu)成所述主波導的光波導 一起形成一個整體，并且所述光路改變構(gòu)件包括光分束元件，安置在所述光耦合區(qū)的兩端，用于將通過所述入射 孔輸入的光信號分束到朝向所述主波導的所述出射孔和所述諧振波導；以及全反射元件，安置在與構(gòu)成所述諧振波導的所述光波導中的不同 于對應(yīng)于所述光耦合區(qū)的光波導的光波導接觸的所述頂點區(qū)，用于 全反射輸入的分束的光信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，還包括與所述主波導平行設(shè) 置的輔波導，其中，所述輔波導的一端光連接到所述主波導的所述 入射孔，并且所述輔波導的另一端光連接到所述主波導的所述出射 孔。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器，還包括監(jiān)控單元，用于監(jiān)控 從構(gòu)成所述諧振波導的所述光波導中的連接到所述光分束元件中的 安置在所述主波導的入射孔一側(cè)的光分束元件的光波導輸出的光信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，所述光路改變構(gòu)件是 安置在與構(gòu)成所述諧振波導的相鄰光波導接觸的所述頂點區(qū)的全反 射鏡，用于全反射輸入的分束的光信號。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括光耦合元件，用于分 束或耦合輸入的光信號，其中，所述主波導的所述光耦合區(qū)和所述 諧振波導的所述光耦合區(qū)分別光連接到所述光耦合元件，并且所述 光路改變構(gòu)件是安置在與構(gòu)成所述諧振波導的相鄰光波導接觸的所 述頂點區(qū)的全反射鏡，用于全反射輸入的分束的光信號。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括與所述主波導平行設(shè) 置的輔波導，其中，所述輔波導的一端光連接到所述主波導的所述 入射孔，并且所述輔波導的另一端光連接到所述主波導的所述出射 孔。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，構(gòu)成所述諧振波導的 所述光波導具有矩形形狀的橫截面，并且所述開口形成在構(gòu)成所述 諧振波導的所述光波導的頂面和側(cè)面中的至少一個上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器，還包括測量單元，用于探測 從所述主波導的所述出射孔輸出的光的強度，并且通過放置于在構(gòu) 成所述諧振波導的所述光波導上形成的所述開口處的要測量的材料 計算所述諧振波導的有效折射率的變化。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，其中，所述測量單元探測光的強度，該光具有對應(yīng)于多個波長的波長，該多個波長具有對應(yīng)于自由光譜范圍(FSR)的整數(shù)倍的間隔，并且所述測量單元基于探 測的光的強度的值的差計算所述諧振波導的有效折射率的變化。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳感器，還包括光源單元，用于生成 光信號并將所述生成的光信號輸入到所述主波導的所述入射孔。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中，所述光源單元包括 光源，用于輸出光信號；第一諧振環(huán)，由具有第一半徑的圓形形狀的光波導構(gòu)成，所述光 波導形成有相位控制區(qū)，在該相位控制區(qū)，折射率取決于從外部供 給的驅(qū)動電流量而發(fā)生改變；第二諧振環(huán)，由具有第二半徑的圓形形狀的光波導構(gòu)成，所述光 波導形成有相位控制區(qū)，在該相位控制區(qū)，折射率取決于從外部供 給的驅(qū)動電流量而發(fā)生改變；以及光波導，設(shè)置為被從所述第一諧振環(huán)和所述第二諧振環(huán)間隔開， 用于對應(yīng)于所述第一諧振環(huán)或所述第二諧振環(huán)的折射率的變化而改 變從所述光源輸出的光信號的波長。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳感器，其中，所述光源、所述主 波導、所述諧振波導、所述光路改變構(gòu)件以及所述測量單元集成在 單個晶片上并且作為光子集成電路制造。
14、 一種微諧振器傳感器，包括第一主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號 的出射孔，所述第一主波導具有光耦合區(qū)，在該光耦合區(qū)，通過所 述入射孔輸入的光信號的部分被分束；第一諧振波導，具有光連接到所述第一主波導的所述光耦合區(qū)的 光耦合區(qū)，用于接收從所述第一主波導分束的分束光信號，所述第 一諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成；第二主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號 的出射孔，所述第二主波導具有光耦合區(qū)，在該光耦合區(qū)，通過所述入射孔輸入的光信號的部分被分束；第二諧振波導，具有光連接到所述第二主波導的所述光耦合區(qū)的 光耦合區(qū)，用于接收從所述第二主波導分束的分束的光信號，所述 第二諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成；以及光路改變構(gòu)件，安置在與形成所述第一和第二諧振波導的相鄰光 波導接觸的頂點區(qū)，用于反射輸入到所述第一或第二諧振波導的分 束的光信號中的至少一部分，以在所述第一和第二諧振波導內(nèi)循環(huán) 分束的光信號，其中，通過共用一個頂點，所述第一和第二諧振波 導形成單個諧振路徑，并且開口形成在構(gòu)成所述第一和第二諧振波 導的光波導中的一個或多個光波導上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，其中，所述第一主波導的 所述光耦合區(qū)和所述第一諧振波導的所述光耦合區(qū)與構(gòu)成所述第一 主波導的光波導一起形成一個整體，并且所述第二主波導的所述光 耦合區(qū)和所述第二諧振波導的所述光耦合區(qū)與構(gòu)成所述第二主波導 的光波導一起形成一個整體，并且所述光路改變構(gòu)件包括-第一光分束元件，安置在所述光耦合區(qū)的兩端，用于將通過所述 入射孔輸入的光信號分束到朝向所述第一和第二主波導的所述出射 孔以及所述第一和第二諧振波導；以及第二光分束元件，安置在由所述第一和第二諧振波導共用的頂點 區(qū)，用于將輸入到所述第一諧振波導的分束的光信號提供給所述第 二諧振波導，以及用于將輸入到所述第二諧振波導的分束的光信號 提供給所述第一諧振波導；全反射元件，安置在與構(gòu)成所述第一和第二諧振波導的所述光波 導中的不同于對應(yīng)于所述光耦合區(qū)的光波導的光波導接觸的頂點 區(qū)，用于全反射輸入的分束的光信號。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，其中，所述光路改變構(gòu)件包括光分束元件，安置在由所述第一和第二諧振波導共用的頂點區(qū)， 用于將輸入到所述第一諧振波導的分束的光信號提供給所述第二諧 振波導，以及用于將輸入到所述第二諧振波導的分束的光信號提供 給所述第一諧振波導；全反射鏡，安置在與構(gòu)成所述第一和第二諧振波導的相鄰光波導 接觸的頂點區(qū)，用于全反射輸入的分束的光信號。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，還包括第一光耦合元件，用于光連接所述第一主波導的所述光耦合區(qū)和 所述第一諧振波導的所述光耦合區(qū)；第二光耦合元件，用于光連接所述第二主波導的所述光耦合區(qū)和所述第二諧振波導的所述光耦合區(qū)，其中，所述光路改變構(gòu)件包括: 光分束元件，安置在由所述第一和第二諧振波導共用的所述頂點 區(qū)，用于將輸入到所述第一諧振波導的分束的光信號提供給所述第 二諧振波導，以及用于將輸入到所述第二諧振波導的分束的光信號提供給所述第一諧振波導；全反射鏡，安置在與構(gòu)成所述諧振波導的所述光波導的每一個接 觸的所述頂點區(qū)，用于全反射輸入的分束的光信號。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，其中，構(gòu)成所述第一和第 二諧振波導的所述光波導具有矩形形狀的橫截面，并且所述開口形 成在構(gòu)成所述第一和第二諧振波導的所述光波導的頂面和側(cè)面中的 至少一個上。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的傳感器，還包括測量單元，用于探 測從所述第一或第二主波導的所述出射孔輸出的光的強度，并且通 過放置于在構(gòu)成所述第一或第二諧振波導的所述光波導上形成的開 口處的要測量的材料計算所述第一或第二諧振波導的有效折射率的 變化。
20、根據(jù)權(quán)利要求19所述的傳感器，其中，所述測量單元探測 光的強度，該光具有對應(yīng)于多個波長的波長，該多個波長具有對應(yīng) 于自由光譜范圍(FSR)的整數(shù)倍的間隔，并且所述測量單元基于 探測的光的強度的值的差計算所述第一和第二諧振波導的有效折射 率的變化。
全文摘要
公開了一種微諧振器傳感器。主波導，設(shè)置有用于接收光信號的入射孔和用于輸出光信號的出射孔，并且具有光耦合區(qū)，在該光偶合區(qū)，通過入射孔輸入的光信號的部分被分束。諧振波導，具有光連接到主波導的光耦合區(qū)的光耦合區(qū)，用于接收從主波導分束的分束的光信號，諧振波導由設(shè)置在多邊形形狀中的多個光波導構(gòu)成。此外，開口形成在構(gòu)成諧振波導的光波導中的一個或多個光波導上。光路改變構(gòu)件，安置在與形成諧振波導的相鄰光波導接觸的頂點區(qū)，并且反射輸入到諧振波導的分束的光信號中的至少一部分，以在諧振波導內(nèi)循環(huán)分束的光信號。根據(jù)本發(fā)明，利用全反射鏡構(gòu)成了諧振器，并且因此能夠制造微諧振器傳感器而沒有過多的輻射損耗。此外，所有元件能夠集成在相同的晶片上，并且因此能夠作為片上器件制造微諧振器傳感器。因此，它是有益的，因為能夠制造可應(yīng)用于手持終端的超微光傳感器模塊。
文檔編號G01J1/44GK101346614SQ200780000946
公開日2009年1月14日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者崔永完, 金斗根 申請人:中央大學校產(chǎn)學協(xié)力團