高精度全聚合物 MZI 波导传感器

吉林大学学报(信息科学版)

高精度全聚合物 MZI 波导传感器

刘摇豫 a,b , 谢泰洋 a,b , 衣云骥 a,b , 张大明 a,b

吉林大学 a. 集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区; b. 电子科学与工程学院, 长春 130012

收稿日期:2017-03-20 出版日期:2017-05-25 发布日期:2017-06-07
作者简介:刘豫(1989— ), 男, 辽宁抚顺人, 吉林大学硕士研究生, 主要从事聚合物光波导传感器研究, (Tel)86-13080028410 (E-mail)1053786134@ qq. com; 张大明(1970— ), 男, 吉林东丰人, 吉林大学教授, 博士生导师, 主要从事聚合物集成光路器件研究, (Tel)86-431-85168097(E-mail)zhangdm@ jlu. edu. cn。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61575076; 61605057)

All Polymer High Accuracy MZI Waveguide Sensor

LIU Yu a,b , XIE Taiyang a,b , YI Yunji a,b , ZHANG Daming a,b

a. State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics;
b. College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2017-03-20 Online:2017-05-25 Published:2017-06-07

摘要/Abstract

摘要： 为解决基于有机衬底的传统光波导传感器灵敏度低的问题, 提出了基于聚合物材料的高灵敏度 MZI
(Mach-Zehnder Interferometer)波导的传感器结构, 从理论上设计了对称形 MZI 和非对称形 MZI 的高灵敏度波导
传感器结构。得到对称型 MZI 形波导传感器折射率在 1. 34 ~1. 36、 1. 36 ~1. 38 和 1. 38 ~1. 40 区间内灵敏度分
别为1 850. 76 dB/ RIU、 1995. 09 dB/ RIU 和1 547. 30 dB/ RIU。圆弧型非对称型 MZI 波导传感器折射率在1. 33 ~
1. 35、 1. 35 ~1. 38 和1. 38 ~1. 40 区间内灵敏度分别为1 719. 23 dB/ RIU、 1 251. 68 dB/ RIU 和2 065. 22 dB/ RIU。
对这两种传感器结构, 通过多个波导传感器相集成的设计, 可实现材料在折射率 1. 33 ~1. 40 区间内的高灵敏度传感。

关键词: 传感器, 聚合物, 光波导, 灵敏度

Abstract: In order to solve the problem of the low sensitivity of the traditional waveguide sensor based on
organic substrate, the MZI ( Mach-Zehnder Interferometer) waveguide sensing structure of high sensitivity
based on polymer materials is proposed, and two high sensitivity waveguide sensing structure with symmetric
MZI and asymmetric MZI is designed. The sensitivity of the optimized symmetric MZI waveguide sensor in the
interval 1. 34 ~ 1. 36, 1. 36 ~ 1. 38, 1. 38 ~ 1. 40 are 1 850. 76 dB/ RIU, 1 995. 09 dB/ RIU,
1 547. 30 dB/ RIU. The sensitivity of the optimizedasymmetric MZI waveguide sensor in the interval 1. 33 ~
1. 35,1. 35 ~1. 38,1. 38 ~1. 40 are 1 719. 23 dB/ RIU, 1 251. 68 dB/ RIU, 2 065. 22 dB/ RIU. For the two
sensing structure, the high sensing accuracy in 1. 33 ~ 1. 40 can be realized by the design of integrated
waveguide sensors.

Key words: high accuracy, sensor, polymer, optical waveguide

中图分类号:

刘豫,谢泰洋,衣云骥,张大明 . 高精度全聚合物 MZI 波导传感器[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2017, 35(3): 243-248.

LIU Yu,XIE Taiyang,YI Yunji,ZHANG Daming . All Polymer High Accuracy MZI Waveguide Sensor[J]. Journal of Jilin University(Information Science Ed, 2017, 35(3): 243-248.

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