硅基集成光波导生物传感器研究
| 致谢 | 第5-6页 |
| 摘要 | 第6-7页 |
| Abstract | 第7页 |
| 1 绪论 | 第10-22页 |
| 1.1 引言 | 第10-11页 |
| 1.2 基于折射率探测的光学生物传感器 | 第11-18页 |
| 1.2.1 基于表面等离子体波的生物传感器 | 第11-12页 |
| 1.2.2 基于光波导的生物传感器 | 第12-18页 |
| 1.3 基于拉曼光谱技术的生物传感器 | 第18-20页 |
| 1.4 本论文的主要内容及创新点 | 第20-22页 |
| 2 光波导传感器的理论基础 | 第22-41页 |
| 2.1 光波导的理论及仿真方法 | 第22-31页 |
| 2.1.1 光波导的电磁场分析理论 | 第22-24页 |
| 2.1.2 光波导的数值计算方法 | 第24-31页 |
| 2.2 环形谐振器的基本理论 | 第31-36页 |
| 2.2.1 环形谐振器的基本结构及原理 | 第31-32页 |
| 2.2.2 环形谐振器的矩阵分析方法 | 第32-34页 |
| 2.2.3 环形谐振器的光谱特性 | 第34-36页 |
| 2.2.4 环形谐振腔传感器的传感灵敏度 | 第36页 |
| 2.3 马赫泽德干涉仪的基本理论 | 第36-40页 |
| 2.3.1 MZI的基本结构和原理 | 第37-38页 |
| 2.3.2 MZI的光谱特性分析 | 第38-39页 |
| 2.3.3 基于MZI的传感器的传感灵敏度 | 第39-40页 |
| 2.4 本章小结 | 第40-41页 |
| 3 硅基光波导器件的制作与测试 | 第41-64页 |
| 3.1 硅基光波导器件的制作工艺 | 第41-49页 |
| 3.1.1 硅波导传感器制作工艺流程 | 第41-42页 |
| 3.1.2 电子束光刻 | 第42-47页 |
| 3.1.3 波导的刻蚀 | 第47-48页 |
| 3.1.4 包层的生长及传感窗口的制作 | 第48-49页 |
| 3.2 硅波导器件与光纤的耦合 | 第49-54页 |
| 3.2.1 端面耦合 | 第49-51页 |
| 3.2.2 垂直耦合 | 第51-54页 |
| 3.3 波导性能参数的精确测量 | 第54-63页 |
| 3.3.1 群折射率 | 第54-56页 |
| 3.3.2 波导损耗 | 第56-60页 |
| 3.3.3 温度特性 | 第60-61页 |
| 3.3.4 方向耦合器的全耦合长度 | 第61-63页 |
| 3.4 本章小结 | 第63-64页 |
| 4 基于硅基微纳光波导的级联环形谐振腔传感器 | 第64-87页 |
| 4.1 级联环形谐振腔传感器的结构及原理 | 第64-72页 |
| 4.1.1 级联环形谐振腔传感器的基本结构 | 第64-65页 |
| 4.1.2 基于波长探测的传感原理及游标效应 | 第65-66页 |
| 4.1.3 基于强度探测的传感原理 | 第66-69页 |
| 4.1.4 基于波分复用方式集成的传感器阵列 | 第69-72页 |
| 4.2 级联环形谐振腔传感器的实验研究及结果分析 | 第72-84页 |
| 4.2.1 单个级联环形谐振腔传感器 | 第72-78页 |
| 4.2.2 基于波分复用方式集成的传感器阵列 | 第78-81页 |
| 4.2.3 级联环形腔传感器的实验结果分析 | 第81-84页 |
| 4.3 级联环形谐振腔传感器的温度特性 | 第84-86页 |
| 4.4 本章小结 | 第86-87页 |
| 5 基于马赫泽德干涉仪的硅基微纳光波导传感器 | 第87-111页 |
| 5.1 基于波长探测的MZI传感器 | 第87-93页 |
| 5.1.1 基于MZI的传感器的设计 | 第87-90页 |
| 5.1.2 基于MZI的传感器的实验验证 | 第90-92页 |
| 5.1.3 MZI传感器的温度特性 | 第92-93页 |
| 5.2 基于环形谐振腔与MZI级联的传感器 | 第93-100页 |
| 5.2.1 MZI-ring传感器的设计 | 第93-96页 |
| 5.2.2 MZI-ring传感器的实验验证 | 第96-98页 |
| 5.2.3 MZI-ring传感器实验结果的分析 | 第98-99页 |
| 5.2.4 MZI-ring传感器的温度特性 | 第99-100页 |
| 5.3 MZI传感器与环形谐振腔传感器的比较 | 第100-103页 |
| 5.3.1 有效传感灵敏度 | 第101-102页 |
| 5.3.2 相对温度敏感性 | 第102-103页 |
| 5.4 MZI传感器应用一：温度传感 | 第103-107页 |
| 5.4.1 温度传感器的设计 | 第103-105页 |
| 5.4.2 温度传感器的实验验证 | 第105-107页 |
| 5.5 MZI传感器应用二：生物传感 | 第107-110页 |
| 5.5.1 硅基光波导传感器的表面功能化 | 第107-108页 |
| 5.5.2 生物传感灵敏度的测试 | 第108-110页 |
| 5.6 本章小结 | 第110-111页 |
| 6 基于硅基微纳光波导的拉曼光谱传感器 | 第111-117页 |
| 6.1 光波导拉曼光谱传感器的结构及原理 | 第111-114页 |
| 6.2 传感器的实验验证及分析 | 第114-116页 |
| 6.3 本章小结 | 第116-117页 |
| 总结与展望 | 第117-119页 |
| 参考文献 | 第119-127页 |
| 作者简介 | 第127-128页 |
