Los Lab-on-a-Chip consisten en una tecnología que busca integrar en un chip, dispositivos analíticos que permitan realizar procesos propios de un laboratorio tradicional (manejo de fluidos, preparación de la muestra, detección del analito, lectura del transductor y procesamiento de señal) pero en pequeños volúmenes de muestra. Recientemente estas plataformas están logrando grandes desarrollos gracias a los recientes avances en los procesos de fabricación de chips microfluídicos y de dispositivos fotónicos a escalas nanométricas tal como los biosensores ópticos, que actualmente se han convertido en una herramienta importante para el desarrollo de aplicaciones Lab-on-a-Chip, dada su capacidad para realizar diversos bioanálisis y a su alta sensibilidad.

Los biosensores ópticos basan su principio de funcionamiento en la mayoría de los casos en la detección del campo evanescente. En este mecanismo se fija una capa bioreceptora sobre la superficie de un guía de onda óptico, que al entrar en contacto con el analito de interés produce una interacción biomolecular que afecta las propiedades de propagación en el guía de onda, específicamente una variación del índice de refracción generado a través de la modificación del campo evanescente. Esta variación del índice de refracción se puede evaluar mediante alguna de las propiedades ópticas de las ondas guiadas (intensidad, fase, polarización, etc) y a su vez esta variación se puede correlacionar con la concentración del analito, permitiendo así un análisis cuantitativo de la interacción.

Actualmente, los biosensores ópticos tienen gran aplicabilidad en las áreas de la salud y el medio ambiente gracias a ventajas como su alta sensibilidad, estabilidad mecánica, bajo costo de fabricación e integración y detección en tiempo real de forma directa y sin etiquetas (Label Free). Sin embargo, esta tecnología se enfrenta constantemente a retos como el de disminuir los costos de fabricación y aumentar la sensibilidad de los dispositivos. A propósito de esto, recientemente se han propuesto diversos transductores ópticos con el fin de incrementar la sensibilidad de los biosensores. Algunas de las estructuras utilizadas se basan en dispositivos como interferómetros, anillos resonantes, guías de onda bimodales y trimodales, acopladores de rejilla, cristales fotónicos y estructuras plasmónicas. Los dispositivos reportados presentan límites de detección entre 10^-5 y 10^-9 unidades de índice de refracción (RIU, Refractive Index Unit) y se han fabricado mediante materiales como el Si3N4, Ta2O5, SixOyNz y la plataforma SOI.

Partiendo de lo anterior, en este trabajo se presenta el diseño y análisis de un transductor óptico utilizado en aplicaciones de biosensado fotónico en plataformas Lab-on-a-Chip. Se describe el

diseño de guías de onda ópticas tipo Rib y tipo Strip con las que comúnmente se implementan los tranductores ópticos, incluyendo las curvas de Cutoff y el análisis modal de cada una de ellas. Adicionalmente se muestra la implementación y análisis de un anillo resonante como transductor óptico, en el que se presentan las curvas de sensibilidad y su uso como biosensor.