光学生物传感器是指以光信号为载体的可用于获取生物分子相互作用信息的器件,当光信号通过该器件的生物传感单元时,其特性会发生变化,检测并分析这种变化即可实现生物传感功能。光波导作为一种可用于光信号传输的介质,具有结构简单、体积小、质量轻以及抗电磁干扰等优点,在传感领域的应用极为广泛。目前,应用光波导进行的生物传感的研究,大多是使用单传感点结构作为生物分子相互作用的传感单元,而对于多点甚至高通量的光波导传感结构研究较少。为此,本文提出了一种可用于高通量生物传感功能的光波导结构(含布拉格光栅),该光波导结构被分为多段,每一段均由生物层与非生物层组成,其中生物层为传感单元(可用于进行生物分子相互作用的场所)。本论文的主要内容是基于该多段结构对不同结构或结构参数变化时的灵敏度特性进行探究。此处对本论文所做工作作简要概述:一,建立传感结构模型,给出了基于该传感结构模型下的灵敏度特性分析方法,该部分主要介绍了高通量生物传感器的光波导结构优化理论基础;二,利用灵敏度特性的分析方法,使用计算机数值分析了生物层参数和波长与结构纤芯模式有效折射率的关系,再对以布拉格光栅结构为基础的多传感段模型进行优化选择,优选出灵敏度变化稳定且值最大的光栅结构,最后以该光栅结构为基础,探究了传感结构的几个结构参数的灵敏度特性;三,对多段结构下其它结构模型的灵敏度特性进行了探究,如多段结构下单传感点结构传感段相关参数的灵敏度特性,同时探究了多传感点结构下的灵敏度特性以及各段生物层长度占比随机变化的结构模型的灵敏度特性。根据结果分析可得以下主要结论:生物层折射率的改变会影响纤芯模式的有效折射率且随生物层折射率增加其变化加快;在探究的几种光栅结构中,相移光栅作为模型的基础结构时其灵敏度特性最为合适;同样,不同的结构参数值也会影响传感模型的响应谱(幅值谱与相位谱),从而影响结构模型的灵敏度特性,考虑到部分结构参数值的变化对幅值谱的影响较大,因此需要结合光栅的过耦合条件来进行参数值的优化选择;而在探究不同结构的灵敏度特性时,需要考虑多种可能的情况,如生物层折射率变化的位置,同时,还需要考虑生物层折射率变化的不同情况(各段同时变化或逐个变化)。本论文的研究结果可为相应高通量生物传感器结构的设计与优化提供理论依据,对后续其它结构类型的高通量生物传感器的光波导结构设计与优化提供一定的参考价值。