【摘 要】
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相对于温度传感(热光调制器)和电光传感(电光调制器)应用,将聚合物作为有源波导材料用于光波导生化传感是种新的尝试.与其它光波导材料相比,聚合物材料降低了材料及器件
【机 构】
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集成光电子学国家联合重点实验室吉林大学实验区,吉林大学电子科学与工程学院,长春,130012
【出 处】
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中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议
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相对于温度传感(热光调制器)和电光传感(电光调制器)应用,将聚合物作为有源波导材料用于光波导生化传感是种新的尝试.与其它光波导材料相比,聚合物材料降低了材料及器件的制备成本；有利于在传感器上同时集成调制器(电光、热光)进行相位微调.大量的临床研究发现,激光波长为650nm,正处于血红蛋白光谱吸收峰,最容易被人体血液中的血红蛋白所吸收而发生光化学反应,被称为"人体的黄金波段".本文以光波在波导中的传播理论及波导中的消逝场理论为基础,建立一种基于消逝波吸收的光波导生化传感器,来检测血红蛋白浓度.本论文的主要内容如下：1、通过数值分析的方法,证明了反对称模式结构中由于消逝波的能量更多地集中于待测层,因此具有更高的灵敏度.2、在分析经典消逝波光波导生化传感器的基础上,提出以厚度小于消逝场穿透深度的与芯层折射率接近的包层作为消逝场激发层,并保证光在波导中进行单模传输,使芯层厚度接近导模截止厚度,以降低功率限制因子,激发出更强的消逝场.3、在器件结构设计上,以硅片作为衬底,以PDMS材料作为下包层,以掺有环氧树脂的PMMA-GMA作为芯层,PMMA-GMA作为消逝场激发层,通过溶胶-凝胶法制备聚合物材料,蒸镀铝掩膜,光刻,ICP刻蚀等工艺制作了形貌良好,损耗较低的直波导生化传感器.4、利用一个带尾纤的650nm的半导体激光器作为光源,通过光纤连接器将光耦合进拉锥光纤,之后在显微镜及摄像机的监视下通过五维精密微动台将光波耦合进入波导,在聚合物波导器件表面滴加不同浓度的血红蛋白溶液,输出光经光纤耦合通过光探测器连接到光功率计上,通过观察波导输出光强的变化对器件性能进行了测试,发现在加大溶液浓度后近场输出光斑明显变弱了,如图1、图2所示,证明了这种器件的可行性.
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