长多路复用的测量能力。在示例性实施方式中公开 的传感器具有广泛的应用，例如但不限于临床应用，其中期望具有低检测限制的生物分子 的多路复用检测。例如，其它应用可以在环境监测领域和食品安全以及药物筛选领域中，诸 如，用于低浓度爆炸性气体检测的气体传感器。
[0109] 图10描绘了包括根据本发明实施方式的、上述折射率传感器100、400或800的对 分析物进行分析的折射率传感器装置1000。具体地，折射率传感器装置1000包括：具有带 状波导104和槽状波导112的折射率传感器100、400、或800 ;用于将光信号输出至带状波 导104的光源（例如，宽带光源）；以及用于从带状波导104接收光信号用于对分析物108 进行分析（优选波长移位分析）的检测器（例如，光谱分析仪（0SA)) 1008。带状波导104 被配置为接收其中的来自光源1004的光信号，并将在传播通过带状波导时受到操纵的光 信号传输至检测器1008进行分析。槽状波导112被配置为用于感测放置在其上的分析物 并从带状波导104接收与上述光信号的操纵相对应的感测信号。此外，光栅116形成于带 状波导104的表面以使得能够将感测信号从带状波导104耦合至槽状波导112。特别地，折 射率传感器100、400、或800被配置为基于槽状波导112和带状波导104之间的灵敏度差和 /或槽状波导112和带状波导104之间的群折射率差具有增强的灵敏度。
[0110] 优选地，折射率传感器设备1000还包括偏振控制器1006,用于从光源1004接收光 信号并向带状波导输出TE偏振光信号。
[0111] 图11描绘了大致说明制造对分析物进行分析的折射率传感器的方法1100的流程 图。该方法1100包括：步骤1102,形成用于接收其中的输入光信号并将该光信号传输至检 测器（例如，光谱分析仪）1008用于对分析物108进行分析的带状波导104,其中该光信号 在传播通过带状波导104时受到操纵；以及步骤1104,形成用于感测放置在其上的分析物 108并从带状波导104接收感测信号的槽状波导112,该感测信号与上述光信号的操纵相对 应。方法1100还包括步骤1106,在带状波导的表面形成光栅以使得能够将感测信号对从带 状波导耦合至槽状波导。本领域技术人员应当理解，上述步骤可以以任何顺序执行，不限于 所呈现的顺序。此外，上述步骤不旨在被理解为各步骤都必要，而且，不脱离本发明的范围 的情况下，可以组合作为一个合适的制作步骤。
[0112] 本领域技术人员应当理解，在不脱离广泛描述的本发明的精神或范围的情况下， 如在特定实施方式中示出的那样，本发明可以进行各种变形和/或修改。因此，本发明实施 方式在所有方面被认为是说明性的而不是限制性的。
【主权项】
1. 一种用于对分析物进行分析的折射率传感器，所述传感器包括： 带状波导，用于接收在所述带状波导中的输入光信号并将所述光信号传输至用于对所 述分析物进行分析的检测器，其中，所述光信号在传播通过所述带状波导时受到操纵；W及 槽状波导，用于感测放置在所述槽状波导上的所述分析物，并从所述带状波导接收感 测信号，其中，所述感测信号与所述光信号的所述操纵相对应， 其中，光栅形成在所述带状波导的表面上，W使得能够将所述感测信号从所述带状波 导禪合至所述槽状波导，并且 所述传感器基于所述槽状波导和所述带状波导之间的灵敏度差和/或所述槽状波导 和带状波导之间的群折射率差被配置为具有增强的灵敏度。2. 如权利要求1所述的传感器，还包括基底，其中，所述带状波导和所述槽状波导被设 置在所述基板上W隔开并大体上互相平行。3. 如权利要求1或2所述的传感器，其中，所述感测信号为光信号的形式，并且所述光 栅具有被配置为将光信号在特定共振波长处从所述带状波导禪合至所述槽状波导的光栅 周期。4. 如权利要求3所述的传感器，其中，所述槽状波导具有根据被放置在所述槽状波导 上的所述分析物而受到改变的模式折射率，所述模式折射率的改变导致从所述带状波导被 禪合至所述槽状波导的所述光信号的所述特定共振波长的移位，从而使得能够根据所述特 定共振波长的移位对所述分析物进行分析。5. 如权利要求3或4所述的传感器，其中，所述传感器配置为W使得其灵敏度（巧根据 W下等式确定：其中，A。为所述光信号的所述特定共振波长，AS为所述槽状波导和所述带状波导之 间的所述灵敏度差，ANg为所述槽状波导和所述带状波导之间的所述群折射率差。6. 如权利要求1至5中任一项所述的传感器，其中，所述传感器配置为W使得所述槽状 波导和所述带状波导之间的所述灵敏度差增大，和/或所述槽状波导和所述带状波导之间 的所述群折射率降低。7. 如权利要求1至6中任一项所述的传感器，其中，所述带状波导被隔离W降低其灵敏 度，从而增大所述槽状波导和所述带状波导之间的所述灵敏度差。8. 如权利要求7所述的传感器，其中，所述带状波导被由Si〇2制成的隔离层封闭，W将 所述带状波导与所述分析物隔离。9. 如权利要求7所述的传感器，其中，所述带状波导被由聚合物材料制成的隔离层封 闭，W将所述带状波导与所述分析物隔离。10. 如权利要求9所述的传感器，其中，所述聚合物材料具有热光系数，所述热光系数 被选择用于补偿所述传感器的正溫度相关性或负溫度相关性，W降低所述传感器的溫度相 关性。11. 如权利要求9或10所述的传感器，其中，所述聚合物材料由WIR30-490或SU-8制 成。12. 如权利要求I至11中任一项所述的传感器，其中，所述带状波导的宽度被配置为约 600nm至约lOOOnm。13. 如权利要求1至12所述的传感器，其中，所述槽状波导的一个或多个参数被配置 为增大所述槽状波导的灵敏度，从而增大所述槽状波导和所属带状波导之间的所述灵敏度 差，其中，所述一个或多个参数包括所述槽状波导的宽度和/或所述槽状波导的间隙的宽 度。14. 如权利要求13所述的传感器，其中，所述槽状波导配置为W使得所述槽状波导的 宽度增大，和/或所述间隙的宽度降低。15. 如权利要求13或14所述的传感器，其中，所述槽状波导的所述宽度处于约350nm 至约550nm的范围内，并且所述间隙的所述宽度处于约50nm至约SOOnm的范围内。16. 如权利要求1至15所述的传感器，其中，彼此分离的多个光栅形成在所述带状波导 的表面上，每个光栅具有被配置为在各自的共振波长处将所述感测信号禪合至所述槽状波 导的不同光栅周期，从而使得能够进行波长多路复用测量。17. 如权利要求1至16所述的传感器，其中，所述槽状波导和/或所述带状波导由氮化 娃（SIsNa)制成。18. -种制造用于对分析物进行分析的折射率传感器的方法，所述方法包括： 形成带状波导，所述带状波导用于接收在所述带状波导中的输入光信号并将所述光信 号传输至用于对所述分析物进行分析的检测器，其中，所述光信号在传播通过所述带状波 导时受到操纵；W及 形成槽状波导，所述槽状波导用于感测放置在所述槽状波导上的所述分析物，并从所 述带状波导接收感测信号，其中，所述感测信号与所述光信号的所述操纵相对应， 其中，所述方法还包括在所述带状波导的表面形成光栅，W使得能够将所述感测信号 从所述带状波导禪合至所述槽状波导，并且 基于在所述槽状波导和所述带状波导之间的灵敏度差和/或所述槽状波导和带状波 导之间的群折射率差，将所述传感器配置为具有增强的灵敏度。19. 一种用于对分析物进行分析的折射率传感器装置，所述传感器装置包括： 折射率传感器，包括带状波导和槽状波导； 光源，用于向所述带状波导输出光信号；W及 检测器，用于从所述带状波导接收所述光信号W对所述分析物进行分析， 其中，所述带状波导被配置为接收在所述带状波导中的输入光信号并将所述光信号传 输至用于对所述分析物进行分析的检测器，其中，所述光信号在传播通过所述带状波导时 受到操纵， 所述槽状波导被配置为感测放置在所述槽状波导上的所述分析物，并从所述带状波导 接收感测信号，其中，所述感测信号与所述光信号的所述操纵相对应， 光栅形成在所述带状波导的表面上，W使得能够将所述感测信号从所述带状波导禪合 至所述槽状波导，并且 所述折射率传感器基于所述槽状波导和所述带状波导之间的灵敏度差和/或所述槽 状波导和带状波导之间的群折射率差被配置为具有增强的灵敏度。20. 如权利要求19所述的折射率传感器装置，还包括偏振控制器，所述偏振控制器用 于从所述光源接收所述光信号，并向所述带状波导输出TE偏振光信号。
【专利摘要】提供了用于对分析物进行分析的折射率传感器，该传感器包括：带状波导，用于接收在带状波导中的输入光信号并将光信号传输至用于对分析物进行分析的检测器，其中，光信号在传播通过带状波导时受到操纵；以及槽状波导，用于感测放置在槽状波导上的分析物，并从带状波导接收感测信号，其中，感测信号与光信号的处理相对应，其中，光栅形成在带状波导的表面上，以使得能够将感测信号从带状波导耦合至槽状波导，并且传感器基于槽状波导和带状波导之间的灵敏度差和/或槽状波导和带状波导之间的群折射率差被配置为具有增强的灵敏度。
【IPC分类】G01N21/17
【公开号】CN105209883
【申请号】CN201380062636
【发明人】刘晴, 纪洁生, 朴美敬
【申请人】新加坡科技研究局
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2013年10月8日
【公告号】EP2904378A1, EP2904378A4, US9341568, US20150268160, WO2014058392A1