使用环形谐振器传感器的液体感测系统和方法_2

文档序号:9522551阅读:来源:国知局
检测器210成一直线定位的出口或开口。例如,检测器可以形成在具有波导201的芯片上并且与波导201成一直线。
[0029]检测器210测量来自波导201的输出区206的出射光。出射光相比于所发射的光或没有样品212的情况下的光而言衰减。检测器210或另一组件(诸如控制器)使用所测量的光来确定样品212的组成和其它特性。检测器210可以被配置成与波导201成一直线。可替换地,检测器210可以被配置成与波导面偏离/线偏离。
[0030]检测器210可以被配置成测量所选范围或波长的光,诸如红外线。在一个示例中,波导200被配置成感测5-6微米左右的波长。
[0031]要指出的是,波导201可以被配置成提供波长或波长的范围,称为输出波长,其可以是所发射的光的波长的子集。本质上,波导201可以被配置成通过所使用的端口的选择、半径/周期大小(在光子晶体的情况中)、区204形状和大小、所使用的材料等等来滤出或衰减其它波长。
[0032]图3A是图示了具有四个端口的环形多通道波导300的图。波导300可以合并到以上所描述的传感器200中以便测量或检测样品。波导300包括增强波导300的吸收率而不消耗大面积的多通道或谐振器区。
[0033]波导300包括输入端口 302、多通道相互作用区304、输出端口 306、吞吐量端口308和添加/滴落端口 310。在该示例中,示出但不使用吞吐量端口 308和添加端口 310。要领会的是,波导300的变型可以利用吞吐量端口 308和/或添加端口 310以用于附加的功能。
[0034]输入端口 302从光源接收所发射的光并且使光指向多通道相互作用区304。在一个示例中,输入端口 302被配置有允许光进入的光栅。在另一示例中,光源与输入端口 302成一直线定位以将所发射的光馈送到输入端口 302中。
[0035]多通道相互作用区304,也称为谐振器区,包括被配置成导致所引导的光多次经过(例如循环)的环形或弯曲形状。图3中的箭头图示了光通过区304的一般旋转。环形形状和大小被配置用于所选波长和吸收率。当光经过或传播通过吸收、相互作用区304时,光根据接近相互作用区304的样品而衰减。衰减的量和/或比率取决于样品和样品的特性。例如,变化的样品类型和特性(诸如流体的组成、温度或寿命)产生在整个区上不同的吸收率。作为结果,经相互作用的光从多通道相互作用区304出射。经相互作用的光在相比于所发射的光或没有样品212的情况下的光时衰减。
[0036]经相互作用的光从区304出射并且经由输出端口 306从波导300出射。经相互作用的光由诸如以上示出的那个之类的检测器测量。在一个示例中,输出端口 306具有允许经相互作用的光从波导300出射的光栅。在另一示例中,输出端口 306具有与检测器成一直线定位的出口或开口。
[0037]要指出的是,波导300的配置防止光直接经过波导300,如利用其它直线波导可能发生的那样。
[0038]图3B是图示了具有两个端口的环形多通道波导300的图。波导300可以合并到以上所描述的传感器200中以便测量或检测样品。波导300包括增强波导300的吸收率而不消耗大面积的多通道或谐振器区。
[0039]波导300包括输入端口 302、多通道相互作用区304和输出端口 306。输入端口 302从光源接收所发射的光,沿直波导传播它并且将光耦合到环304中。在被俘获在环304中之后(其中发生与样品的相互作用),部分衰减的光被朝向输出端口向外親合到直波导。在一个示例中,输入端口 302被配置有允许光进入的光栅。在另一示例中,光源与输入端口 302成一直线定位以使所发射的光指向输入端口 302中。
[0040]多通道相互作用区304,也称为谐振器区,包括被配置成导致所发射的光多次经过的环形或弯曲形状。图3B中的箭头图示了光通过区304的一般旋转/传播。环形形状和大小被配置用于所选波长和吸收率。当所发射的光经过吸收、相互作用区304时,所发射的光根据接近相互作用区304的样品而衰减。衰减的量和/或比率根据样品和样品的特性而变化。例如,变化的样品类型和特性(诸如样本的寿命和温度)产生在整个区上不同的吸收率。作为结果,经相互作用的光从多通道相互作用区304出射。经相互作用的光在相比于所发射的光或没有样品212的情况下的光时衰减。
[0041]经相互作用的光从区304出射并且经由输出端口 306从波导300出射。经相互作用的光由诸如以上示出的那个之类的检测器测量。在一个示例中,输出端口 306具有允许经相互作用的光从波导300出射的光栅。在另一示例中,输出端口 306具有与检测器成一直线定位的出口或开口。
[0042]要指出的是,图3B的波导300的配置准许光直接经过波导300。此外,当从顶部查看时,光逆时针行进贯穿多通道区304。
[0043]图4A是图示了被实现为光子晶体(PhC)并且具有四个端口的环形多通道波导400的图。波导400可以合并到以上描述的传感器200中以便测量或检测样品。波导400包括增强波导400的吸收率而不消耗大面积的PhC多通道或谐振器区。
[0044]使用光子晶体形成波导400。示出示例图案以图示光子晶体,然而要领会的是,该图案是用于说明目的并且可以利用其它图案。图案是二维或三维的并且被配置用于包括但不限于波长、吸收、透射率等的特性。波导400被示出有立方体晶格,然而可以利用其它配置,包括但不限于六边形晶格、六边形环等等。
[0045]波导400利用合适的材料或者由合适的材料形成。在一个示例中,光子晶体和/或波导400形成在硅晶片上。此外,环氧树脂和/或酰亚胺可以用作波导400内的光子层。可以用于波导400的另一材料是PMMI (聚乙二醇甲基丙烯酸酯)——具有在3mm厚度处90%的透射率的无定形、完全透明的塑料。针对PMMI的折射率随酰亚胺的浓度变高而增加。
[0046]波导400包括输入端口 402、多通道PhC相互作用区404、输出端口 406、吞吐量端口 408和添加/滴落端口 410。示出但不使用吞吐量端口 408和添加端口 410。要领会的是,波导400的变型可以利用吞吐量端口 408和/或添加端口 410以用于附加的功能。波导400的功能类似于图3A中描述的波导300。
[0047]输入端口 402从光源接收所发射的光并且使光指向多通道相互作用区404。在一个示例中,输入端口 402被配置有允许光进入的光栅。在另一示例中,光源与输入端口 402成一直线定位以将所发射的光馈送到输入端口 402中。
[0048]多通道相互作用区404,也称为PhC谐振器区,包括被配置成导致所引导的光多次经过(例如循环)的环形或弯曲形状。图4A中的箭头图示了光通过区404的一般旋转。环形形状和大小被配置用于所选波长和吸收率。当光经过或传播通过吸收、相互作用区404时,光根据接近相互作用区404的样品而衰减。衰减的量和/或比率取决于样品和样品的特性。例如,变化
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