基于波导微环谐振器的生物传感器的研究进展

来源：发布时间：2014-08-14

　　生物传感器是以生物活性单元作为生物敏感基元，对被测物具有高度选择性的探测器，在环境监测、生物防范、食品检测、疾病监控以及药物研发中具有重要的应用。近年来，随着光子集成技术的发展以及片上实验室概念的提出及发展，基于光波导微环谐振腔的生物传感器由于兼具检测速度快、灵敏度高、无需标记、不受环境和电磁波干扰等优点，已成为目前生物传感领域的研究热点之一。
　　生物传感器市场规模庞大，且每年呈上升趋势，据美国市场信息反馈专业公司Market Research估计，到2018年生物传感市场规模将增至168亿美元，若加上传感器周边配套设施，生物传感产业的市场规模将达数千亿美元，生物传感器相关方面的研究具有可观的社会及经济效益。
　　对于基于波导微环谐振器的生物传感器，其无热化研究近年来受到了较多的关注。这主要来源于常用的波导微环生物传感器制备材料(如硅、氮化硅以及聚合物等)都具有较高的热效应。
　　在测试过程中，温度引起的噪声信号与传感信号叠加，会使传感测试系统的信噪比降低，甚至造成测试失败。目前应用较多的解决办法主要有加入温控系统、温度补偿法以及配置参考微环等。其中在整套的传感系统中加入一个温控子系统为直接，但温控系统占用较大的空间并且增加能耗，难以实现高度集成。设计参考微环的方法需要让参考微环与待检测物隔离，而且要保证与探测微环对温度变化有相同的感知能力，这对器件设计和制备工艺都提出了更高的要求。同时如果参考微环与探测微环距离较远，在面临芯片温度不均匀的情况时极易出现误报现象。另外，温度补偿方法应用正负热光系数材料相互补偿的方式实现温度不敏感性，但这种方法对材料要求较高，限制了器件的制备及应用。