1、隨著集成光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，基于 SOI的集成型微納光子生化傳感器以其靈敏度高、易微型化、低成本、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為在環(huán)境監(jiān)測(cè)、疾病醫(yī)療等民生方面具有非常大的應(yīng)用前景。本論文在此基礎(chǔ)上，提出了幾種新型硅基生化光子傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，旨在進(jìn)一步縮小微納光子生化傳感器件的結(jié)構(gòu)尺寸，實(shí)現(xiàn)大的探測(cè)范圍和高的傳感靈敏度。全文工作主要包括以下內(nèi)容：
　　首先設(shè)計(jì)了一種螺旋雙耦合式跑道型諧振腔傳感結(jié)構(gòu)，為了驗(yàn)證游標(biāo)效應(yīng)能有效提升器件的傳感性能，將

2、其分解成兩個(gè)單耦合型的微跑道型諧振腔結(jié)構(gòu)，基于傳輸矩陣法和諧振條件，結(jié)合具體的數(shù)值仿真優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上分析其傳感特性。通過比較兩者的傳感性能，進(jìn)一步證實(shí)了基于游標(biāo)效應(yīng)的螺旋雙耦合式諧振腔能夠顯著提高器件的靈敏度和實(shí)現(xiàn)大的探測(cè)范圍。
　　其次提出了兩種基于MZI調(diào)制的諧振腔傳感器：四葉草型和豌豆型傳感結(jié)構(gòu)。對(duì)于四葉草模型，分別從兩個(gè)MZI的平衡態(tài)和非平衡態(tài)出發(fā)，研究波導(dǎo)幾何參數(shù)對(duì)傳感器性能的影響，并給出了具體的尺寸設(shè)計(jì)和優(yōu)化指導(dǎo)；對(duì)

3、于豌豆型模型，首先對(duì)其傳感機(jī)理作了簡(jiǎn)要的描述，在此基礎(chǔ)上分別討論了單豌豆型和雙豌豆型諧振腔，并結(jié)合具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)傳感器的性能進(jìn)行測(cè)試。數(shù)值結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)的單一傳感結(jié)構(gòu)，兩者在傳感性能方面都有顯著的優(yōu)勢(shì)。
　　最后采用 FDTD算法設(shè)計(jì)了三種基于光柵刻蝕的微納光子傳感器。首先以光柵環(huán)形諧振腔為基礎(chǔ)，研究了諧振腔中的模式特性，并分析了布拉格光柵的相關(guān)參量對(duì)光柵環(huán)形腔中的反射特性的影響，對(duì)傳輸譜線中出現(xiàn)的模式分裂作了進(jìn)一步的討