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美國E+E聚合物光波導(dǎo)生化傳感器的研制
相對于溫度傳感（熱光調(diào)制器）和電光傳感（電光調(diào)制器）應(yīng)用，將聚合物作為有源波導(dǎo)材料用于光波導(dǎo)生化傳感是種新的嘗試。與其它光波導(dǎo)材料相比，聚合物材料降低了材料及器件的制備成本；有利于在傳感器上同時集成調(diào)制器（電光、熱光）進行相位微調(diào)。

美國E+E聚合物光波導(dǎo)生化傳感器的研制
大量的臨床研究發(fā)現(xiàn)，激光波長為650nm,正處于血紅蛋白光譜吸收峰，zui容易被人體血液中的血紅蛋白所吸收而發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，被稱為"人體的黃金波段"。本文以光波在波導(dǎo)中的傳播理論及波導(dǎo)中的消逝場理論為基礎(chǔ)，建立一種基于消逝波吸收的光波導(dǎo)生化傳感器，來檢測血紅蛋白濃度。本論文的主要內(nèi)容如下：1、通過數(shù)值分析的方法，證明了反對稱模式結(jié)構(gòu)中由于消逝波的能量更多地集中于待測層，因此具有更高的靈敏度。2、在分析經(jīng)典消逝波光波導(dǎo)生化傳感器的基礎(chǔ)上，提出以厚度小于消逝場穿透深度的與芯層折射率接近的包層作為消逝場激發(fā)層，并保證光在波導(dǎo)中進行單模傳輸，使芯層厚度接近導(dǎo)模截止厚度，以降低功率限制因子，激發(fā)出更強的消逝場。3、在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計上，以硅片作為襯底，以PDMS材料作為下包層，以摻有環(huán)氧樹脂的PMMA-GMA作為芯層，PMMA-GMA作為消逝場激發(fā)層，通過溶膠-凝膠法制備聚合物材料，蒸鍍鋁掩膜，光刻，ICP刻蝕等工藝制作了形貌良好，損耗較低的直波導(dǎo)生化傳感器。4、利用一個帶尾纖的650nm的半導(dǎo)體激光器作為光源，通過光纖連接器將光耦合進拉錐光纖，之后在顯微鏡及攝像機的監(jiān)視下通過五維精密微動臺將光波耦合進入波導(dǎo)，在聚合物波導(dǎo)器件表面滴加不同濃度的血紅蛋白溶液，輸出光經(jīng)光纖耦合通過光探測器連接到光功率計上，通過觀察波導(dǎo)輸出光強的變化對器件性能進行了測試，發(fā)現(xiàn)在加大溶液濃度后近場輸出光斑明顯變?nèi)趿?，證明了這種器件的可行性。
溫度敏感性是影響波導(dǎo)微環(huán)光學(xué)生化傳感器性能的重要因素。從微環(huán)諧振方程出發(fā)分析了微環(huán)傳感器溫度敏感性產(chǎn)生的機理，研究了以SU8-NOA61-SU8三明治結(jié)構(gòu)聚合物襯底代替?zhèn)鹘y(tǒng)硅襯底，利用襯底的熱膨脹效應(yīng)抵消波導(dǎo)的熱光效應(yīng)，來消除聚合物波導(dǎo)微環(huán)光學(xué)生化傳感器的溫度敏感性。采用ANSYS軟件對三明治襯底的厚度進行了仿真設(shè)計，得到了溫度不敏感條件下的襯底厚度參數(shù)。

美國E+E聚合物光波導(dǎo)生化傳感器的研制
對SU8和NOA61旋涂成膜工藝進行了實驗研究，得到SU8和NOA61的膜厚控制精度分別為0.07μm@20 r/min和0.34μm@20 r/min。分析得到三明治聚合物襯底波導(dǎo)微環(huán)傳感器的溫度敏感性和探測極限值，達到了帶有溫控裝置的硅襯底聚合物波導(dǎo)微環(huán)傳感器的性能。