基于双微环谐振器的测量方法以及双微环谐振器

本发明涉及光电子器件，具体地涉及一种基于双微环谐振器的测量方法以及一种双微环谐振器。

背景技术：

1、随着物联网技术和自动控制技术的发展，人们对于实时监测的需求越来越多，例如对于温度，湿度，浓度，压力，气体，以及各种生物分子的检测。随着半导体材料和制作工艺的进步，基于半导体材料的各种各样的传感器被研制出来。

2、现有的微环谐振器可以利用直波导中的te波激发环形谐振器的te波和tm波，可以同时实现折射率和温度的测量，但是这种方法需要进行分别进行两次测量，无法实现微环谐振器对待物理量的实时响应。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种基于双微环谐振器的测量方法以及双微环谐振器，以解决现有微环谐振器无法实时响应物理量变化的问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供一种基于双微环谐振器的测量方法，包括：

3、获取左微环波导的谐振波长偏移量；

4、获取右微环波导的谐振波长偏移量；

5、根据所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，计算得到折射率变化量以及温度变化量。

6、可选地，所述根据所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，计算得到折射率变化量以及温度变化量，包括：

7、根据所述左微环波导的谐振波长偏移量、所述右微环波导的谐振波长偏移量以及式(1)，计算得到折射率变化量以及温度变化量：

8、

9、式(1)中，δn为所述折射率变化量，δt为所述温度变化量，为所述双微环谐振器的特征矩阵的逆矩阵，δλl为所述左微环波导的谐振波长偏移量，δλr为所述右微环波导的谐振波长偏移量。

10、可选地，式(1)中的特征矩阵的逆矩阵由所述双微环谐振器经过预设实验计算得到。

11、可选地，所述预设实验包括：

12、将所述双微环谐振器设置为同一温度；

13、根据预设折射率集合，将所述覆盖层的折射率从第一预设折射率分别调整至不同的第二预设折射率；其中，所述预设折射率集合中包含多个所述第二预设折射率；

14、获取左微环波导的谐振波长偏移量和右微环波导的谐振波长偏移量；

15、根据所述第一预设折射率、所述第二预设折射率、所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，得到左微环对于折射率的灵敏度和右微环对折射率的灵敏度。

16、可选地，还包括：

17、根据所述第一预设折射率、所述第二预设折射率、所述左微环对于折射率的灵敏度、所述右微环对折射率的灵敏度、所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，建立温度恒定状态下双微环谐振器的公式，如下式(2)：

18、

19、式(2)中，δλl|δt＝0为温度不变的状态下左微环谐振器的谐振波长偏移量，δλr|δt＝0为温度不变的状态下右微环谐振器的谐振波长偏移量，δt为温度变化量，snl为所述左微环波导对于折射率的灵敏度，snr为所述右微环波导对于折射率的灵敏度，δnc为从第一预设折射率变化到第二预设折射率的变化量。

20、可选地，所述预设实验还包括：

21、将所述双微环谐振器设置为同一折射率的覆盖层；

22、根据预设温度集合，将双微环谐振器的温度从第一预设温度分别调整至不同的第二预设温度；其中，所述预设温度集合包括多个第二预设温度；

23、获取左微环波导的谐振波长偏移量和右微环波导的谐振波长偏移量；

24、根据所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，得到左微环对于温度的灵敏度和右微环对温度的灵敏度。

25、可选地，还包括：

26、根据所述第一预设温度、所述第二预设温度、所述左微环对于温度的灵敏度、所述右微环对温度的灵敏度、所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，建立折射率恒定状态下双微环谐振器的公式，如下式(3)：

27、

28、式(3)中，为折射率不变的状态下左微环谐振器的谐振波长偏移量，为折射率不变的状态下右微环谐振器的谐振波长偏移量，δt为从所述第一预设温度调整到所述第二预设温度的温度变化量，stl为所述左微环波导对于温度的灵敏度，str为所述右微环波导对于温度的灵敏度，δnc为折射率变化量。

29、可选地，所述式(1)计算如下：

30、根据式(2)和式(3)，得到温度和折射率同时变化时双微环谐振器的式(4)：

31、

32、式(4)中，δλl为所述左微环波导的谐振波长偏移量，δλr为所述右微环波导的谐振波长偏移量，mn,t为所述双微环谐振器的特征矩阵，snl为所述左微环波导对于折射率的灵敏度，snr为所述右微环波导对于折射率的灵敏度，stl为所述左微环波导对于温度的灵敏度，str为所述右微环波导对于温度的灵敏度，δt为温度变化量，δn为折射率变化量；

33、基于式(4)确定出式(1)。

34、在本发明实施方式的第二方面，提供一种双微环谐振器，包括：

35、直波导，所述直波导分别与左微环波导和右微环波导耦合；

36、所述左微环波导以及所述右微环波导，所述左微环波导与所述右微环波导之间不耦合，所述左微环波导和所述右微环波导的外径相等且内径不等。可选地，所述双微环谐振器满足式(5)：

37、2·π·r·neff＝mλ   (5)；

38、式(5)中，π为圆周率，r为微环半径，neff为微环波导的有效折射率，m为谐振级数，且取正整数，λ为真空中的波长。

39、本发明实施例利用双微环谐振器获取左微环波导和右微环波导的谐振波长偏移量，再根据左微环波导和右微环波导的谐振波长偏移量，计算得到折射率变化量以及温度变化量。即本发明利用双微环结构的谐振器，单次测量就能够实现对折射率和温度变化的实时监测，解决了现有微环谐振器无法实时响应物理量变化的问题。

40、本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，所述根据所述左微环波导的谐振波长偏移量和所述右微环波导的谐振波长偏移量，计算得到所述折射率变化量以及温度变化量，包括：

3.根据权利要求1所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，式(1)中的特征矩阵的逆矩阵由所述双微环谐振器经过预设实验计算得到。

4.根据权利要求3所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，所述预设实验包括：

5.根据权利要求4所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，所述预设实验还包括：

7.根据权利要求6所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的基于双微环谐振器的测量方法，其特征在于，所述式(1)计算如下：

9.一种双微环谐振器，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的双微环谐振器，其特征在于，所述双微环谐振器满足式(5)：

技术总结
本发明实施例提供一种基于双微环谐振器的测量方法以及双微环谐振器，属于光电子器件技术领域。基于双微环谐振器的测量方法包括：获取左微环波导的谐振波长偏移量；获取右微环波导的谐振波长偏移量；根据左微环波导的谐振波长偏移量和右微环波导的谐振波长偏移量，计算得到折射率变化量以及温度变化量。本发明利用双微环结构的谐振器，单次测量就能够实现对折射率和温度变化的实时监测，解决了现有微环谐振器无法实时响应物理量变化的问题。

技术研发人员：郑盛梅,江孝伟
受保护的技术使用者：衢州职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12