芯片实验室光学生物传感平台：微环谐振器与近红外傅里叶变换光谱仪集成

基于倏逝场传感机制的微环谐振器（MRR）光学生物传感器因其高灵敏度和紧凑器件尺寸已被广泛研究。然而，对于芯片实验室应用，必须展示合适的片上集成光谱仪器件，其可根据折射率的微小变化读取来自MRR生物传感器的谐振波长偏移。本文中，我们展示了近红外芯片实验室光学生物传感平台的设计与实验结果，该平台在绝缘体上硅（SOI）晶圆上单片集成MRR与片上光谱仪，从而可省去用于扫描波长谱的外部光学频谱分析仪。对称上下载型MRR生物传感器设计具有约19 nm的自由光谱范围（FSR）和约73 nm/RIU的体灵敏度；随后从集成的空间外差傅里叶变换光谱仪（SHFTS）重建下载端口输出谐振峰，其光谱分辨率约3.1 nm、带宽约50 nm，从而得到0.042 RIU的检测限。实验上测量并重建了具有空气和水包层的MRR输出光谱，以验证来自MRR-SHFTS集成器件的波长偏移测量。