一种平面光波导传感芯片制造技术

本实用新型专利技术提供一种平面光波导传感芯片，包括输入波导、输出波导和微环，所述输入波导、输出波导与微环相耦合，所述输入波导和输出波导位于微环的同一侧，所述输入波导的输入端、输出波导的输出端为耦合光栅；还包括光纤阵列，所述光纤阵列用于传输光信号，所述光纤阵列与所述耦合光栅相耦合后再胶接固定。输入波导和输出波导位于微环的同一侧，可通过一个光纤阵列与输入波导、输出波导相耦合，该用于传输光信号的光纤阵列更易于集成化、小型化，便于工业化生产。

Planar optical waveguide sensing chip

The utility model provides a planar optical waveguide sensing chip, including input and output waveguides and micro ring waveguide, the input and output waveguides and micro ring waveguide is coupled to the input and output waveguides located on the same side of the micro ring, the input and output waveguide input and output waveguide coupling grating; also includes optical fiber array, the optical fiber array for the transmission of optical signals, coupling the optical fiber grating array and the phase after the adhesive fixed. The input and output waveguides located on the same side of the micro ring, through a fiber array and waveguide input, output waveguide is coupled to the optical fiber array for the transmission of optical signals more easily integrated and miniaturized, convenient for industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种平面光波导传感芯片
本技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种平面光波导传感芯片。
技术介绍
根据中国电子报报道，传感器与半导体工艺的融合业已成为推动其发展的一个重要动力，这种融合使传感器的性能更加强大，而体积却越来越小，催生出微型传感器。与此同时微型传感器的出现使原本在很多不能应用传感器的领域得以应用传感器件。而物联网的广泛应用，将会须要非常多的微型便携式传感器。在技术和应用的双重推动下，传感器的市场正在飞速扩展着。平面光学传感器利用光场在介质中传播时延伸至外的倏逝场来感应修饰物质同待测物质特异性连接而引起的折射率变化从而作出响应。具体可分为干涉式和谐振型两大类。干涉式的代表为马赫曾德干涉仪和杨式干涉仪。谐振型的主要代表有：表面等离子体共振型，光子晶体型，微环谐振器型。微环型传感器，由于其制作工艺简单、性能参数优异(高Q值等)以及设计灵活等特点，受到了学术界广泛的关注，近年来获得了较大的进展。目前的微环型传感器的输入波导或输出波导都是分别与一根单芯光纤连接，这样就增大了整个器件的尺寸，也不利于器件的集成和工业化。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中微环型传感器的输入波导或输出波导都是分别与一根单芯光纤连接，不易于器件集成化、小型化的问题，提出一种平面光波导传感芯片。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：一种平面光波导传感芯片，其特征在于包括输入波导、输出波导和微环，所述输入波导、输出波导与微环相耦合，所述输入波导和输出波导位于微环的同一侧，所述输入波导的输入端、输出波导的输出端为耦合光栅；还包括光纤阵列，所述光纤阵列用于传输光信号，所述光纤阵列与所述耦合光栅相耦合后再胶接固定。在一些优选的实施方式中，所述平面光波导传感芯片的数量为两个。在一些优选的实施方式中，所述输入波导或输出波导的形状为U形。在一些优选的实施方式中，所述输入波导、输出波导的直波导与微环的间距为0.5微米至1微米。在一些优选的实施方式中，所述微环包括参考环和传感环，所述参考环和传感环的半径为45微米至55微米。在一些优选的实施方式中，所述输入波导、输出波导的宽度为0.4微米至0.8微米。在一些优选的实施方式中，所述光纤阵列通过UV胶与耦合光栅胶接。在一些优选的实施方式中，所述耦合光栅为浅刻蚀的耦合光栅或全刻蚀的耦合光栅。在一些优选的实施方式中，所述波导为硅波导。在一些优选的实施方式中，所述输入波导与相邻的输出波导的间距为127微米左右或250微米左右。与现有技术相比，本技术的有益效果有：输入波导和输出波导位于微环的同一侧，可通过一个光纤阵列与输入波导、输出波导相耦合，该用于传输光信号的光纤阵列更易于集成化、小型化，便于工业化生产。耦合光栅与输入端、输出波导一体成型，由于耦合光栅的模场与单模光学的模场高度匹配，在获得高耦合效率的同时也降低了其耦合精度要求，另外，耦合光栅制作工艺简单，不需要进行准确的解离以及端面抛光等工艺步骤，降低了器件加工的复杂度。在优选的实施例中，本技术还具有如下有益效果：进一步地，配备了两个以上的平面光波导传感芯片。这些芯片为相同的芯片时，若其中一个芯片发生故障，可以启用另外一个芯片；配备不同的芯片则可用于同时测量不同的样本。进一步地，输入波导或输出波导的形状为U形，在保证输入波导和输出波导位于微环的同一侧的前提下，光信号在U形的输入波导或输出波导中传播时产生的损耗更小。附图说明图1为本技术实施方式提供的一种平面光波导传感芯片的第一实施例的结构示意图；图2为本技术实施方式提供的一种平面光波导传感芯片的一种实施例的结构示意图；图3为本技术实施方式提供的一种平面光波导传感芯片的再一种实施例的结构示意图。具体实施方式以下对本技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。第一实施例图1为本技术实施方式提供的一种平面光波导传感芯片的第一实施例的结构示意图。参考图1，一种平面光波导传感芯片，包括一个输入波导100、一个输出波导200和两个微环300，输入波导100的输入端、输出波导200的输出端为与波导一体成型的耦合光栅400，输入波导100、输出波导200分别与微环300相耦合，输入波导100、输出波导200均位于微环300的同一侧。加工芯片时，将输入波导100与输出波导200的间距设置为与光纤阵列500的微槽的间距相等，即可将两个耦合光栅400与一个两芯的光纤阵列500相耦合，然后再通过UV(UltravioletRays)胶与光纤阵列500胶接固定。具体的，光信号通过光纤阵列500的输入光纤以与水平方向成75至85度的夹角进入耦合光栅400，光信号经过耦合光栅400后水平输入至输入波导100，再经微环300耦合后从输出波导200水平输出。在优选的实施例中，输入波导100、输出波导200的直波导与微环300的间距为0.5微米至1微米。参考图2，在优选的实施例中，微环300包括参考环310和传感环320，参考环310和传感环320的半径为45微米至55微米。在优选的实施例中，输入波导100、输出波导200的宽度为0.4微米至0.8微米。在优选的实施例中，耦合光栅400可采用浅刻蚀的耦合光栅或全刻蚀的耦合光栅。在优选的实施例中，输入波导100、输出波导200可采用硅波导。根据上述可知，本技术实施方式的一种平面光波导传感芯片，输入波导100和输出波导200位于微环300的同一侧，通过一个两芯的光纤阵列500与输入波导100、输出波导200相耦合，用于传输光信号的光纤阵列500更容易集成，便于工业化生产。耦合光栅400与输入波导100、输出波导200一体成型，由于耦合光栅400的模场与单模光学的模场高度匹配，在获得高耦合效率的同时也降低了其耦合精度要求，另外，耦合光栅400制作工艺简单，不需要进行准确的解离以及端面抛光等工艺步骤，降低了器件加工的复杂度。第二实施例参考图1，输入波导100的形状为U形，输入波导100绕过输出波导200与微环300相耦合，这样，输入波导100与输出波导200均位于微环300的同一侧。在优选的实施例中，也可以将输出波导200加工成U形，输入波导100则加工成直波导。根据上述可知，本技术实施方式的一种平面光波导传感芯片，输入波导100或输出波导200加工为U形即可将输入波导100和输出波导置于微环300的同一侧，方便与光纤阵列500耦合。此外，光信号在U形的输入波导100或输出波导200中传播时产生的损耗更小。本实施例也具有第一实施例的效果，其实现原理与第一实施例一样，在此不赘述。第三实施例参考图3，配备了两个平面光波导传感芯片C1和C2，平面光波导传感芯片C2的输入波导100C2与C1的输入波导100的间距D为127微米左右，即与光纤阵列500的微槽的间距相等，就可以通过一个光纤阵列500与两个平面光波导传感芯片C1和C2的输入波导和输出波导相耦合。在优选的实施例中，根据光纤阵列的微槽间距，平面光波导传感芯片C2的输入波导100C2与C1的输入波导100的间距D也可以为250微米左右。在优选的实施例中，芯片C1和C2可为相同的芯片或者不同的芯片。对于相同的芯片，当其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面光波导传感芯片，其特征在于包括输入波导、输出波导和微环，所述输入波导、输出波导与微环相耦合，所述输入波导和输出波导位于微环的同一侧，所述输入波导的输入端、输出波导的输出端为耦合光栅；还包括光纤阵列，所述光纤阵列用于传输光信号，所述光纤阵列与所述耦合光栅相耦合后再胶接固定。

【技术特征摘要】
1.一种平面光波导传感芯片，其特征在于包括输入波导、输出波导和微环，所述输入波导、输出波导与微环相耦合，所述输入波导和输出波导位于微环的同一侧，所述输入波导的输入端、输出波导的输出端为耦合光栅；还包括光纤阵列，所述光纤阵列用于传输光信号，所述光纤阵列与所述耦合光栅相耦合后再胶接固定。2.根据权利要求1所述的平面光波导传感芯片，其特征在于所述平面光波导传感芯片的数量为两个以上。3.根据权利要求1所述的平面光波导传感芯片，其特征在于所述输入波导或输出波导的形状为U形。4.根据权利要求1所述的平面光波导传感芯片，其特征在于所述输入波导、输出波导的直波导与微环的间距为0.5微米至1微米。5.根据权利要求1所述的平...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡海鑫，吴金东，
申请(专利权)人：深圳太辰光通信股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44