材料。在平板内形成孔或空隙并在图4中示为圆圈。可以用填充材料来填充空隙，诸如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0057]输入耦合结构202被配置成具有所选特性以从光源高效地接收光，并对波长进行滤波，因此只有所选的波长进入互作用区域204。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。可以使结构202的表面起皱以促进光的进入。在图4中，示出了没有图案化430的输入耦合结构202。
[0058]输出耦合结构206还被配置成具有所选特性以高效地将来自互作用区域204的相互作用光提供给检测器并对波长进行滤波，因此只有所选波长离开输出耦合结构206。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。可以使结构206的表面起皱以促进光的离开。在图4中，示出了没有图案化或空隙432的输出耦合结构206。
[0059]互作用区域/波导204被配置成具有所选几何特性以便允许特定波长从输入耦合结构202传播(S卩，具有特定光子带隙)。传播光相互作用并根据接近于区域204的样品而至少部分地衰减。在本示例中，互作用区域204省略空隙，然而，应认识到可设想其它适当配置。
[0060]图5是图示出基于光子晶体的元件500的图。可以将元件500用于上述传感器104。
[0061]兀件500包括输入親合器结构202、互作用区域204和输出親合器结构206。波导500形成有光子晶体，并且具有为了缓解耦合损耗、增强耦合效率并对发射光进行滤波而选择的特性。一般地，元件500被配置成具有所选特性，包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。波导500具有光子带隙(PBG)，其仅允许光子带隙内的波长沿着波导500传播。在一个示例中，空隙具有圆形形状，然而该空隙可以具有其它形状，诸如正方形。
[0062]光或电磁辐射被示为箭头并进入输入耦合区域202，在互作用区域204中传播，在那里其与样品相互作用并经由输出耦合区域206离开。
[0063]在一个示例中，通过在薄膜(诸如上述薄膜214)上形成基于光子晶体的材料平板而形成元件500。该平板由适当的材料构成，诸如基于硅的材料。在平板内形成孔或空隙并在图5中示为圆圈。可以用填充材料来填充空隙，诸如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0064]输入耦合结构202被配置成具有所选特性以从光源高效地接收光，并对波长进行滤波，因此只有所选的波长进入互作用区域204。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。可以使结构202的表面起皱以促进光的进入。在图5中，示出了具有图案化534的输入耦合结构202。输入图案化534具有与波导500的周围部分的周期性和空隙直径不同的周期性和空隙直径。选择图案534的几何特性，使得满足光进入波导和从波导出来的耦合所需的相位匹配条件。
[0065]输出耦合结构206还被配置成具有所选特性以高效地将光从互作用区域204耦合出来至检测器。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。可以使结构206的表面起皱(作为2D PhC结构的替代)以促进光的离开。在图5中，示出了具有图案化536的输出耦合结构206。输出图案化536具有与波导500的周围部分的周期性和空隙直径不同的周期性和空隙直径。
[0066]互作用区域204被配置成具有所选特性以与来自输入耦合结构202的发射光相互作用。发射光相互作用并根据接近于区域204的样品而至少部分地衰减。在本示例中，互作用区域204再次地省略空隙或孔，然而，应认识到可设想其它适当配置。
[0067]图6是图示出基于光子晶体的元件600的图。可以将元件600用于上述传感器104。
[0068]元件600包括输入耦合器结构202、互作用区域204和输出耦合器结构206。元件600形成有光子晶体，并且具有为了缓解耦合损耗、增强耦合效率并对发射光进行滤波而选择的特性。一般地，元件600被配置成具有所选特性，包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。元件600具有光子带隙(PBG)，其仅允许光子带隙内的波长沿着波导600传播。
[0069]光或电磁辐射被示为箭头，并且进入输入耦合区域202，在互作用区域204中相互作用且经由输出耦合区域206离开。
[0070]元件600是通过在薄膜(诸如上述薄膜214)上形成光子晶体的平板而形成的。该平板由适当的材料构成，诸如基于硅的材料。在平板内形成孔或空隙并在图6中示为圆圈。可以用填充材料来填充空隙，诸如S1x、SiN等，或者其不具有填充材料。
[0071]输入耦合结构202被配置成具有所选特性以从光源高效地接收光，并对波长进行滤波，因此只有所选的波长进入互作用区域204。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。可以使结构202的表面起皱以促进光的进入。在图6中，示出了具有二维光栅638的输入耦合结构202。
[0072]输出耦合结构206还被配置成具有所选特性以高效地将来自互作用区域204的相互作用光提供给检测器并对波长进行滤波，因此只有所选波长离开输出耦合结构206。所选特性包括材料、组成、周期性、晶格结构、图案、空隙/孔直径、轮廓等。使结构206的表面起皱以促进光的离开。在图6中，示出了具有二维光栅638的输出耦合结构206。
[0073]互作用区域204被配置成具有所选特性以与来自输入耦合结构202的光相互作用。传播光相互作用并根据接近于区域204的样品而至少部分地衰减。在本示例中，互作用区域204再次地省略空隙或孔，然而，应认识到可设想其它适当配置。
[0074]图4一6出于说明性目的且为了促进理解而描述图案的示例。应认识到的是可以针对耦合结构和波导利用其它适当配置，包括上述的组合。
[0075]图7是图示出操作具有耦合结构的传感器的方法700的流程图。耦合结构被配置成使光从光源耦合/传播到波导且从波导至检测器，增强耦合效率并提供波长选择性。
[0076]方法700在方框702处开始，在那里选择波长特性，包括波长或波长范围和耦合效率。可以根据要检测的样品和/或样品的类型来选择波长。另外，可以将波长选择成检测特定化学性质和环境性质。在一个示例中，将波长选择成仅包括红外光。根据光源和/或检测器来选择耦合效率。例如，较高的效率允许较低功率光源和较低灵敏度检测器。可以将诸如上述控制单元106之类的控制单元配置成选择波长。
[0077]其它波导特性包括内部或互作用区域光束大小、光源光束大小、检测器光束大小、吸收率等。
[0078]在方框704处至少部分地根据波导特性来选择耦合结构特性，包括所选波长和所选耦合效率。该特性包括周期性、孔直径、尺寸、材料、晶格结构等。例如，用于输入耦合结构的进入侧被配置成具有适应来自光源的发射光的光束大小的宽度尺寸。上文另外详细地描述结构特性的某些示例。可以将控制单元106配置成选择结构特性。
[0079]在方框706处根据耦合结构特性来配置耦合结构。这包括例如在薄膜上形成平板，并且为该平板配置具有处于所选直径、周期性和晶格结构的空隙。还配置互作用区域，因此配置包括输入耦合结构