材料。在平板內(nèi)形成孔或空隙并在圖4中示為圓圈?？梢杂锰畛洳牧蟻硖畛淇障叮T如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0057]輸入耦合結(jié)構(gòu)202被配置成具有所選特性以從光源高效地接收光，并對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行濾波，因此只有所選的波長(zhǎng)進(jìn)入互作用區(qū)域204。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等?？梢允菇Y(jié)構(gòu)202的表面起皺以促進(jìn)光的進(jìn)入。在圖4中，示出了沒有圖案化430的輸入耦合結(jié)構(gòu)202。
[0058]輸出耦合結(jié)構(gòu)206還被配置成具有所選特性以高效地將來自互作用區(qū)域204的相互作用光提供給檢測(cè)器并對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行濾波，因此只有所選波長(zhǎng)離開輸出耦合結(jié)構(gòu)206。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等?？梢允菇Y(jié)構(gòu)206的表面起皺以促進(jìn)光的離開。在圖4中，示出了沒有圖案化或空隙432的輸出耦合結(jié)構(gòu)206。
[0059]互作用區(qū)域/波導(dǎo)204被配置成具有所選幾何特性以便允許特定波長(zhǎng)從輸入耦合結(jié)構(gòu)202傳播(S卩，具有特定光子帶隙)。傳播光相互作用并根據(jù)接近于區(qū)域204的樣品而至少部分地衰減。在本示例中，互作用區(qū)域204省略空隙，然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到可設(shè)想其它適當(dāng)配置。
[0060]圖5是圖示出基于光子晶體的元件500的圖。可以將元件500用于上述傳感器104。
[0061]兀件500包括輸入親合器結(jié)構(gòu)202、互作用區(qū)域204和輸出親合器結(jié)構(gòu)206。波導(dǎo)500形成有光子晶體，并且具有為了緩解耦合損耗、增強(qiáng)耦合效率并對(duì)發(fā)射光進(jìn)行濾波而選擇的特性。一般地，元件500被配置成具有所選特性，包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等。波導(dǎo)500具有光子帶隙(PBG)，其僅允許光子帶隙內(nèi)的波長(zhǎng)沿著波導(dǎo)500傳播。在一個(gè)示例中，空隙具有圓形形狀，然而該空隙可以具有其它形狀，諸如正方形。
[0062]光或電磁輻射被示為箭頭并進(jìn)入輸入耦合區(qū)域202，在互作用區(qū)域204中傳播，在那里其與樣品相互作用并經(jīng)由輸出耦合區(qū)域206離開。
[0063]在一個(gè)示例中，通過在薄膜(諸如上述薄膜214)上形成基于光子晶體的材料平板而形成元件500。該平板由適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，諸如基于硅的材料。在平板內(nèi)形成孔或空隙并在圖5中示為圓圈?？梢杂锰畛洳牧蟻硖畛淇障叮T如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0064]輸入耦合結(jié)構(gòu)202被配置成具有所選特性以從光源高效地接收光，并對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行濾波，因此只有所選的波長(zhǎng)進(jìn)入互作用區(qū)域204。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等?？梢允菇Y(jié)構(gòu)202的表面起皺以促進(jìn)光的進(jìn)入。在圖5中，示出了具有圖案化534的輸入耦合結(jié)構(gòu)202。輸入圖案化534具有與波導(dǎo)500的周圍部分的周期性和空隙直徑不同的周期性和空隙直徑。選擇圖案534的幾何特性，使得滿足光進(jìn)入波導(dǎo)和從波導(dǎo)出來的耦合所需的相位匹配條件。
[0065]輸出耦合結(jié)構(gòu)206還被配置成具有所選特性以高效地將光從互作用區(qū)域204耦合出來至檢測(cè)器。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等。可以使結(jié)構(gòu)206的表面起皺(作為2D PhC結(jié)構(gòu)的替代)以促進(jìn)光的離開。在圖5中，示出了具有圖案化536的輸出耦合結(jié)構(gòu)206。輸出圖案化536具有與波導(dǎo)500的周圍部分的周期性和空隙直徑不同的周期性和空隙直徑。
[0066]互作用區(qū)域204被配置成具有所選特性以與來自輸入耦合結(jié)構(gòu)202的發(fā)射光相互作用。發(fā)射光相互作用并根據(jù)接近于區(qū)域204的樣品而至少部分地衰減。在本示例中，互作用區(qū)域204再次地省略空隙或孔，然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到可設(shè)想其它適當(dāng)配置。
[0067]圖6是圖示出基于光子晶體的元件600的圖。可以將元件600用于上述傳感器104。
[0068]元件600包括輸入耦合器結(jié)構(gòu)202、互作用區(qū)域204和輸出耦合器結(jié)構(gòu)206。元件600形成有光子晶體，并且具有為了緩解耦合損耗、增強(qiáng)耦合效率并對(duì)發(fā)射光進(jìn)行濾波而選擇的特性。一般地，元件600被配置成具有所選特性，包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等。元件600具有光子帶隙(PBG)，其僅允許光子帶隙內(nèi)的波長(zhǎng)沿著波導(dǎo)600傳播。
[0069]光或電磁輻射被示為箭頭，并且進(jìn)入輸入耦合區(qū)域202，在互作用區(qū)域204中相互作用且經(jīng)由輸出耦合區(qū)域206離開。
[0070]元件600是通過在薄膜(諸如上述薄膜214)上形成光子晶體的平板而形成的。該平板由適當(dāng)?shù)牟牧蠘?gòu)成，諸如基于硅的材料。在平板內(nèi)形成孔或空隙并在圖6中示為圓圈?？梢杂锰畛洳牧蟻硖畛淇障叮T如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0071]輸入耦合結(jié)構(gòu)202被配置成具有所選特性以從光源高效地接收光，并對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行濾波，因此只有所選的波長(zhǎng)進(jìn)入互作用區(qū)域204。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等。可以使結(jié)構(gòu)202的表面起皺以促進(jìn)光的進(jìn)入。在圖6中，示出了具有二維光柵638的輸入耦合結(jié)構(gòu)202。
[0072]輸出耦合結(jié)構(gòu)206還被配置成具有所選特性以高效地將來自互作用區(qū)域204的相互作用光提供給檢測(cè)器并對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行濾波，因此只有所選波長(zhǎng)離開輸出耦合結(jié)構(gòu)206。所選特性包括材料、組成、周期性、晶格結(jié)構(gòu)、圖案、空隙/孔直徑、輪廓等。使結(jié)構(gòu)206的表面起皺以促進(jìn)光的離開。在圖6中，示出了具有二維光柵638的輸出耦合結(jié)構(gòu)206。
[0073]互作用區(qū)域204被配置成具有所選特性以與來自輸入耦合結(jié)構(gòu)202的光相互作用。傳播光相互作用并根據(jù)接近于區(qū)域204的樣品而至少部分地衰減。在本示例中，互作用區(qū)域204再次地省略空隙或孔，然而，應(yīng)認(rèn)識(shí)到可設(shè)想其它適當(dāng)配置。
[0074]圖4一6出于說明性目的且為了促進(jìn)理解而描述圖案的示例。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是可以針對(duì)耦合結(jié)構(gòu)和波導(dǎo)利用其它適當(dāng)配置，包括上述的組合。
[0075]圖7是圖示出操作具有耦合結(jié)構(gòu)的傳感器的方法700的流程圖。耦合結(jié)構(gòu)被配置成使光從光源耦合/傳播到波導(dǎo)且從波導(dǎo)至檢測(cè)器，增強(qiáng)耦合效率并提供波長(zhǎng)選擇性。
[0076]方法700在方框702處開始，在那里選擇波長(zhǎng)特性，包括波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍和耦合效率?？梢愿鶕?jù)要檢測(cè)的樣品和/或樣品的類型來選擇波長(zhǎng)。另外，可以將波長(zhǎng)選擇成檢測(cè)特定化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境性質(zhì)。在一個(gè)示例中，將波長(zhǎng)選擇成僅包括紅外光。根據(jù)光源和/或檢測(cè)器來選擇耦合效率。例如，較高的效率允許較低功率光源和較低靈敏度檢測(cè)器。可以將諸如上述控制單元106之類的控制單元配置成選擇波長(zhǎng)。
[0077]其它波導(dǎo)特性包括內(nèi)部或互作用區(qū)域光束大小、光源光束大小、檢測(cè)器光束大小、吸收率等。
[0078]在方框704處至少部分地根據(jù)波導(dǎo)特性來選擇耦合結(jié)構(gòu)特性，包括所選波長(zhǎng)和所選耦合效率。該特性包括周期性、孔直徑、尺寸、材料、晶格結(jié)構(gòu)等。例如，用于輸入耦合結(jié)構(gòu)的進(jìn)入側(cè)被配置成具有適應(yīng)來自光源的發(fā)射光的光束大小的寬度尺寸。上文另外詳細(xì)地描述結(jié)構(gòu)特性的某些示例?？梢詫⒖刂茊卧?06配置成選擇結(jié)構(gòu)特性。
[0079]在方框706處根據(jù)耦合結(jié)構(gòu)特性來配置耦合結(jié)構(gòu)。這包括例如在薄膜上形成平板，并且為該平板配置具有處于所選直徑、周期性和晶格結(jié)構(gòu)的空隙。還配置互作用區(qū)域，因此配置包括輸入耦合結(jié)構(gòu)