用宽带光源激发的介电微腔荧光传感器的制作方法

专利名称：用宽带光源激发的介电微腔荧光传感器的制作方法
技术领域：
本发明总的来说直接涉及光学设备，更具体而言涉及采用微谐振腔的光学传感器。
背景技术：
近来，介电微球作为传感应用中的荧光传感器受到日益广泛的关注。在这些传感器中，传感器表面固定有一层例如抗体的分子，用于随后的诸如抗原的分析物的捕获。在直接测定结构中，抗原与荧光染料分子偶联(conjugate)当抗原与传感器表面上的抗体相结合时，荧光分子充分接近由在微球中循环的渐逝的光所激发的微球表面。在夹层结构中，抗原首先被结合至传感器表面上的抗体，接着标有荧光染料的第二层抗体被添加以结合到捕获到的抗原。结合至第二层抗体的荧光分子由渐逝的场激发，该渐逝的场由在微球的回音壁模式(WGM)中传播的光产生。由受到激发的染料所产生的荧光被聚集并用作抗原结合现象的指示器。
微球的WGM与高Q因子相关，因此与输入光相比，耦合入WGM时的光的强度得到增加。增加的程度与Q因子成比例。具有亚兆赫光谱线宽的窄带宽可调谐半导体二极管激光器一般用作在微球腔中激发WGM的光源。激光的带宽可与单个WGM谐振的带宽相比。因此，当激光器被调谐至特定的WGM谐振时，大多数耦合的光落入谐振带宽范围内，因而能够有效地耦合入WGM谐振。但是，这种激光器的高成本已经被证明对于基于微球的传感器在许多应用中的广泛引入是一个明显的障碍。

发明内容
因此，本发明的一个特定实施例针对一种微谐振腔传感器装置，该装置包括限定频率由自由光谱范围(FSR)分隔的赤道回音壁模式(EWGM)的微腔谐振腔。该EWGM位于垂直于微腔谐振腔轴的平面中。一光源光学地耦合以将光注入该微腔谐振腔，该光源产生具有其带宽近似等于或大于EWGM的FSR的输出光谱的输出光。
本发明的另一个实施例针对一种进行荧光测量的方法，该方法包括将激发光耦合进入第一微腔谐振腔。该第一微腔谐振腔限定赤道回音壁模式(EWGM)，并且激发光具有足够宽的带宽以便能够耦合入至少两个相邻的EWGM。利用耦合入第一微腔谐振腔的激发光激发一种或多种荧光材料。然后探测由该一种或多种荧光材料的荧光产生的荧光信号。
本发明的上述内容并非意味着描述每个图示的实施例或者本发明的每个实施方式。下面的图和详细的说明更具体地举例说明这些实施例。


根据下面结合附图对本发明的不同实施例的详细描述，可更全面的理解本发明，其中图1A-1C示意性地示出根据本发明原理的微腔传感器的不同实施例；图2示意性地示出微腔谐振腔中的回音壁模式；图3A-3C示意性地分别示出圆柱形、球形和凸出状(bulge-like)的微腔；图4A-4C示意性地分别示出图3A-3C中示出的微腔的谐振谱部分；图5A示出示例的光源的带宽；图5B示出将光射入谐振模式的光源的带宽；图6示出采用来自可调谐半导体激光器的窄带光测得的微腔的谐振谱；图7示出当用宽带光激发时从微腔获得的荧光信号的时间相关性。
尽管本发明可经受不同的修改和替换形式，其细节已经由图中的实例示出并将被详细描述。但是，应当理解的是，本发明不限于所描述的特定的实施例。相反，本发明意图覆盖落入由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的所有的修改、等效物和替换形式。
具体实施例方式
本发明特别适用于采用微腔谐振腔的光学传感器。这种谐振腔也称为微谐振腔。
与窄带宽可调谐二极管激光器相比，具有更宽线宽的半导体光源相对便宜。此前，较宽带宽光源被认为不适用于高Q因子微球，因为只有一小部分来自这种光源的输出光光谱地覆盖微球的单个回音壁模式(WGM)谐振，并能够经历由微球提供的增长。
但是，当微腔的光谱模式密度很高并且光被耦合至多个WGM时，宽带光源适用于与微腔一起使用。在这种情况下，来自宽带光源的输出的很大一部分能够被耦合入微腔，并且因此宽带光源和微腔的组合能够以较低的相关元件成本产生具有高灵敏度的荧光传感器。
图1A中示意性地示出采用微谐振腔的微腔波导系统100的例子。光源102将光沿着波导104导入探测器单元106。微谐振腔110光学地耦合至波导104。来自光源102的光108发送入波导104并朝向探测器单元106传播。微谐振腔110渐逝地(evanescently)将光108的一些耦出波导104，耦出光112以微谐振腔110的谐振频率之一在微谐振腔110中传播。
光源102可以是任意适当类型的光源。对于增强的效果和灵敏度，有利的是光源产生被有效地耦入波导104的光，例如该光源可以是诸如激光二极管的激光器，或者可以是发光二极管。光源102产生在预期波长或者波段处的光108。例如，在微谐振腔用于传感器中时，光源102产生在与检测到的物质(species)相互作用的波长处的光。检测的物质一般位于微谐振腔110的表面附近以使得在WGM中传播的光与检测得到的物质相互作用。光源102也可以包括灯以及用于将来自灯的光耦入波导104的适当的光学元件。
例如，当系统100用作荧光传感器时，在微谐振腔110中传播的光被诸如荧光染料的荧光分子吸收，该荧光分子附着在用于分析物或表示分析物的存在的标记的微谐振腔表面。在更具体的例子中，微谐振腔的表面可附着有专用于预期抗原分析物的抗体。与荧光染料偶联的分析物抗原分子被引入传感器系统100。该抗原分子结合至微谐振腔110上的抗体分子，从而保持荧光染料分子充分地接近微谐振腔110，使得在微谐振腔110中循环的光渐逝地耦合至荧光分子。所吸收的光激发荧光分子并且分子随后在不同于激发波长的波长处发出荧光。荧光探测确定了分析物抗原的存在。
在另一个例子中，分析物抗原分子不与荧光染料偶联，但是被允许结合到附着于微谐振腔表面的抗体。与荧光分子偶联的更多的抗体随后被引入传感器并结合至抗原。再一次，通过与在微谐振腔110中传播的光渐逝的相互作用来激发荧光分子，并且随后的荧光探测可用于确定分析物抗原的存在和富足。
光源102可以将光导入多个不同波导，其中波导104是这种例子的一个。波导104可以是任意适当类型的波导，并且可以是例如在基板中或基板上形成的平面波导或通道波导，例如在氧化硅基板中形成的波导。波导104也可以是光纤。
探测器单元106包括探测光的光探测器，例如光电二极管或者光电晶体管。探测器单元106也可以包括选择到达光探测器的光波长的波长传感设备。波长选择设备可以是，例如，滤光器或分光计。波长选择设备可以是可调谐的，以允许用户主动地改变入射在光探测器上的光波长。
微谐振腔110可以与波导104物理接触设置或者非常接近波导104，以使得沿着波导104传播的光108的一部分渐逝地耦合入微谐振腔110。通常，波导104在微谐振腔110耦合至波导104的位置处几乎没有或者没有包层，以使得微谐振腔110直接耦合至波导104的芯。
图1B中示意性示出另一种类型的微谐振腔设备150。在该设备150中，来自微谐振腔110的光158耦合入第二波导154，并传播至探测器106。
图1C中示意性示出另一种类型的微谐振腔设备170。在该设备170中，第二探测器172接近微谐振腔110设置以探测来自微谐振腔110的光。由第二探测器172探测的光不通过波导传递至第二探测器172，而是通过自由空间传播。来自微谐振腔110的由第二探测器172探测到的光可以是例如从微谐振腔110中散射的，或者可以是通过在微谐振腔110中循环的光从附着到微谐振腔的表面的荧光物质的激发产生的荧光。第二探测器172可以探测来自微谐振腔110的所有光波长，或者例如，通过采用位于第二探测器172和微谐振腔110之间的波长选择元件174可以探测位于特定波段中的光。波长选择元件174可以例如是滤光器，该滤光器滤去在微谐振腔110中谐振的激发波长处的光，并传递在荧光波长处的光。第二探测器172也可以和在图1B中所示类似的结构一起使用。
光在微谐振腔中以所谓的“回音壁模式”传播，其中的一个例子在图2中示意性地示出。在回音壁模式(WGM)202中，光从起点开始通过多个全内反射围绕微谐振腔210传播，直到它返回起点。在图示的实施例中，WGM 202在单个往返途中包括八个全内反射。应当理解的是，光可以在微谐振腔210中以对应于不同数目的全内反射的其它WGM方式传播。
此外，WGM 202只示出高Q因子，其中光具有这样的波长其在一个往返程之后相长地(constructively)干涉。换一种方式说，围绕WGM 202的光路长度等于波长的整数。对于图2中示出的平面WGM202中的光的这个谐振条件能够在数学上表示为1λ1＝L(1)其中λ1是真空中第1个模式的波长；L是WGM的一个往返程的光学长度；1是整数，称为模数。来自满足谐振条件(1)的波导104的光被有效地耦合至微谐振腔。在例如，“Theory of morphology-dependentresonancesshape resonances and width formulas”，B.R.Johnson，Journalof the Optical Society of America A，vol.10，343-352页，(1993)，和“Mapping whispering-gellery modes in microspheres with a near-fieldprobe”，J.C.Knight等，Optical Letters，vol.20，1515-1517页(1995)中进一步描述了微腔的谐振模式。
WGM的电场强度在微谐振腔210的内表面处达到峰值。WGM的电场强度在微谐振腔210的外部以特有的衰减长度d指数地衰减，d由d≈λ/n近似地给出，其中λ是真空中的光波长，n是微谐振腔210外部的介质的折射率。图2中示意性地示出对于WGM 202沿横截线AA’的场强E。
一般微谐振腔210具有在从20μm至几毫米范围内的直径，但更经常在50μm-500μm范围内。此外，波导经常呈圆锥形以增加波导外部的光的场强，从而增加耦合入微谐振腔的光的数量。在光纤波导的情况下，光纤可被加热并形成锥形或刻蚀至约1-5μm的总厚度。同样，对于平面或通道波导，在光耦合至微谐振腔的区域处波导厚度可降低。除了波导的尺寸减小之外，围绕波导的包层的厚度也可被减小。在共同拥有和共同未决的US专利申请No.10/685,049中更详细地讨论了将微谐振腔耦合至波导或光纤的不同的方法，在此引入该文献作为参考。
现在参照图3A-4C描述不同类型的微腔谐振腔。图4A-4C中示出的WGM 306、316和326每一种都对应于只有单个数量全内反射的WGM。
图3A示意性地示出圆柱形微谐振腔300，该谐振腔具有平行于圆柱形微谐振腔300的圆形壁304设置的纵轴302。例如，可采用光纤形成这种微谐振腔，其中光沿垂直于光纤轴的方向切向地耦合入该光纤的侧部。WGM 306以虚线示出，其位于垂直于轴302的平面内。圆柱形微谐振腔300不支持位于不垂直于轴的平面内的WGM模式，因为这种光不沿着闭合的路径并从谐振腔中泄漏出。由于WGM 306位于垂直于轴302的平面内，WGM可被称为赤道WGM(EWGM)。
因此，EWGM 306的谐振光谱类似于图4A中所示的谐振光谱，图4A示出描绘为频率υ的函数的谐振。第1个谐振模式与第(1+1)个谐振模式之间的间隔等于Δυ，该间隔也称为自由光谱范围(FSR)，其中Δυ对应于围绕EWGM 306的波长数目中的一个的增加。FSR可以根据下面的表达式以频率的形式被计算FSR＝Δυ＝c/L≈c/(πnD)(2)其中c是真空中的光速；n是微腔的折射率；D是圆柱直径；nπD近似EWGM的一个往返程的光学长度。第1个和第(1+1)模式被称为相邻EGWM模式。
注意，FSR也能够用波长表示FSR(波长)＝Δυλ2/c＝λ2/(πnD)(3)其中λ是真空中光波长。此处可交换地使用FSR的两个定义。
其它EWGM具有不同数目的全内反射，因此，具有不同于所示模式的光路长度。与这些其它EWGM相关的谐振频率不同于图4A中所示的谐振频率。
图3B示意性地示出位于轴312上的球形微谐振腔310。这种微谐振腔可例如采用具有球形壁314的玻璃球形成。EWGM 316以虚线示出，其位于垂直于轴312的平面内。在图4B所示的曲线中示意性地示出EWGM 316的谐振谱。类似于圆柱形谐振腔的EWGM 306，相邻谐振之间的频率间隔由Δυ(FSR)给出，其中Δυ对应于围绕EWGM 316的整个整数波长的数目中的一个的增长。FSR由上面的表达式(2)给出，其中D是球形微谐振腔310的直径。
但是，不同于平面微谐振腔，球形微谐振腔310支持不垂直于轴312设置的WGM。一个这样的WGM 318被示出(虚线)，其位于相对于WGM 316的角度θ处。WGM 318称为非赤道模式，或方位角模式。但是由于微谐振腔310是球形的，WGM 318的路径长度与EWGM 316的路径长度相同，因此WGM 318的谐振频率与EWGM 316的相同。由于非赤道模式的频率和EWGM相同，非赤道模式据说在频率方面退化。
对应于具有不同数量的全内反射的EWGM的其它谐振光谱具有不同于图4B中所示的谐振频率的谐振频率。
图3C示意性地示出了既非圆柱形也非球形的微谐振腔320。在图示的实施例中，微谐振腔320具有椭圆形的壁324。微谐振腔320位于轴322上。EWGM 326示为虚线，位于垂直于轴322的平面中。赤道EWGM 326的一些谐振在图4C中示出的曲线中被示意性地示为谐振327。EWGM 326的相邻谐振327之间的频率间隔由Δυ(FSR)给出，其中Δυ对应于围绕EWGM 326的总的整数波长数目中的一个的增长。FSR由上面的表达式(2)和(3)给出，其中nπD接近EWGM的一个往返程的光路长度。
然而，当一模式的光路径从0开始倾斜一个角度θ以形成非赤道路径时，与非赤道路径相关的谐振与赤道模式的不同。这是因为当θ从0开始增加时，围绕椭圆微谐振腔的路径长度改变。换言之，用于赤道模式的路径长度不同于非赤道模式的路径长度。因此，不同的非赤道WGM具有随θ值变化的不同的谐振频率。因此，微谐振腔320的谐振谱包括用于非赤道模式的许多谐振329，其“适应(fit-in)”赤道模式的谐振327之间的区域。注意，在图4C中仅包括少数非赤道谐振，并且仅出于定性的目的给出图4C中的非赤道谐振329的表示。出于区分赤道模式和非赤道模式的目的，非赤道谐振329的振幅在图4C中示出为小于赤道模式327的振幅。但是，这并不意味着非赤道谐振329具有与赤道谐振327不同的Q因子。在这种情况下，当采用宽带光源时，微腔中的总光强通过与一个FSR相匹配的模式的数量成比例的因子得到增强。
具有宽范围的腔谐振频率的一种类型的微谐振腔是凸出状微腔，在由X.Fan和R.Wilson在同一天提出的并具有代理人案卷号no.59632US002的DIELECTRIC MICROCAVITY SENSORS中详细地描述了该凸出状微腔，此处引入该文献作为参考。
耦合入微谐振腔的光可具有相对宽的光谱，并且例如，可以近似等于或大于微腔的EWGM的FSRΔυ。光的带宽一般被测为全宽、半高宽(FWHM)，参见图5A。当光在激光器中产生时，光谱可包括对应于激光器的Fabry-Perot谐振的多个分离的模式502，该分离的模式502存在于振幅包络540之中参见图5B中的示意图。在这种情况下，光的带宽是包络540的FWHM带宽。
在常规的圆柱形微谐振腔中，将光从波导耦合至微谐振腔对于波导和微谐振腔之间的对准是敏感的如果光没有注入微谐振腔的赤道模式，那么该光可进入低Q模式并迅速被损失。但是光的耦合对于凸出状腔相对于波导的对准较为不敏感，因为凸出状腔提供三维光限定，而不像圆柱形微腔仅为两维限定。此外，即使圆柱形微腔沿圆柱的轴可以具有大的横向伸展，例如当由光纤形成时，将光耦入圆柱形微腔的波导一般相对较窄。相对较宽的波导支持更多数量的横向模式，从而增加来自波导的光进入圆柱形微腔的非赤道WGM并被损失的可能性。但是，更宽的波导可以和凸出状微腔一起使用，因为凸出状微腔的三维限制特性允许具有高Q值的非赤道模式的有效激发。对于光源和波导之间的光以及波导和微腔之间的光，更宽的波导的使用可产生提高的光耦合效率。
因此，非圆柱形的微谐振腔的使用导致具有许多比圆柱微腔更不同的谐振频率值的腔谐振的存在。此外，非球形的微腔不会显示出与球形微腔相同的频率衰减。结果非球形微腔(具有无衰减频率的非赤道模式)导致在可以发生谐振处的不同频率的数量的增加。这种微腔谐振器能够展示出，与图3A和3B的圆柱或球形微谐振腔相比，存在更多数量的每单元频率的谐振。但是，很难获得完美球形的微腔，在微腔中即使一个小的非球形也会导致衰减的中断。因此，来自宽带光源的光可以被有效地耦合入多个腔谐振模式。宽带光源的例子包括发光二极管和半导体激光器，例如具有Fabry-Perot腔的半导体激光器。这种宽带光源比产生具有低于1MHz的输出带宽的光的可调谐半导体激光器的成本低得多。因此，在一个示例性实施例中，光可由具有以下带宽的光源提供，该带宽近似等于或者大于微谐振腔的EWGM的一个FSR。在另一个示例性实施例中，光的带宽可大于FSR的五倍，并且在另一个示例性实施例中，光的带宽可大于FSR的十倍。
实例进行实验，其中将利用频率狭窄的可调谐半导体二极管激光器的照明与采用宽带光源的照明相比较。实验装置类似于图1C中所示的，其中光源引导在630-635nm范围内的光通过作为耦合波导的锥形光纤。纤芯逐渐减小至约1.5μm-2.5μm的直径。在微腔之后，第一探测器被设置以探测沿波导穿过的光。第二探测器被设置以探测来自微腔的光的自由空间发射。
通过用CO2激光器熔化SFM28光纤的尖端形成具有约150μm直径的玻璃微腔。玻璃微腔封闭为球形并附着有生物素的牛血清蛋白(BSA)。抗生蛋白链菌素的样品标有Alexa Fluor 647作为荧光团。具有800pM(50ng/ml)浓度的抗生蛋白链菌素样品被引入微腔。抗生蛋白链菌素结合至微腔表面的生物素，从而将荧光团结合至微腔。
微腔首先由耦合自可调谐半导体激光器的光照明，该可调谐半导体激光器在至少630-633nm范围上可调。图6示出当在约25pm的范围上扫描激光器时，从两个探测器获得的光谱。标为602的上部曲线对应于由第一探测器探测到的信号。探测信号中的倾角(dip)对应于微腔的谐振。微腔的自由光谱范围(FSR)由表达式(3)计算FSR(波长)＝Δυλ2/c＝λ2/(πnD)(3)其中c是真空中的光速；λ是真空中的光波长；n是微腔的折射率；D近似近球形微腔的直径。对于在实验中采用的微腔，FSR为约580pm。
标记为604的下部曲线对应于由接近微腔设置的第二探测器探测得到的自由空间荧光信号。曲线604的荧光峰值对应于在微腔的谐振频率处的荧光团的激发。
在下一个实验中，利用来自具有635nm的输出以及0.5nm(500pm)的输出带宽的激光二极管的光照明具有约250μm直径以及约350pm伴生FSR的微腔。在该特定的实例中，从激光器输出的光的带宽大于单个FSR。耦合入光纤锥部的光功率约为250μW。
具有8pM(500ng/ml)浓度的抗生蛋白链菌素样品被引入微腔的表面。在图6的曲线中提供了探测自由空间荧光信号的第二探测器的响应作为时间的函数。激发光初始在锥形光纤的输入端点A处受到阻挡，以使得没有光被耦合入微腔。因此，在点A处的信号电平约为0.03V，对应于在来自第二探测器的信号中的背景噪声的电平。
当激发光在点B处未受阻挡时，观察到强荧光信号。作为由微腔中的光谐振激发的结果，其对应于荧光团发射光。点B处的信号约3V，因此信噪比约为100。来自激光二极管的光被斩波并采用锁定(lock-in)放大器探测荧光信号。
在约180-200秒的激发时间后，荧光信号降低至约0.08V的电平。信号强度随时间的这一降低有助于染料分子的漂白。
这些实验结果展示了具有低如8pM(500pg/ml)浓度的抗生蛋白链菌素(标记有Alexa Fluor 647)的探测，其中该光源具有大于微腔的FSR的带宽。探测极限预计在约80fM(5pg/ml)，所有其它条件都相等。希望当荧光探测器与用于更有效的样品传输的流体系统结合时，可获得更低的探测极限。
上述实验表明，宽带光源，而非可调谐的窄带光源，能够有效地用于荧光传感测量。宽带光源，例如其输出光具有大于WGM的自由光谱范围的带宽的光源的使用，可导致微腔荧光传感器系统的元件成本的显著降低。
因此，本发明不应当被认为受限于上述的特定实例，但是应当理解为覆盖在附加的权利要求书中阐述的本发明的所有方面。根据本发明说明书的描述，本发明可应用的不同的修改、等效的处理以及多个结构对于本领域熟练技术人员而言是显而易见的。权利要求书意图覆盖这些修改和设备。
权利要求
1.一种微谐振腔传感器装置，其包括微腔谐振腔，其限定频率由自由光谱范围(FSR)分隔的赤道回音壁模式(EWGM)，该EWGM位于垂直于微腔谐振腔轴的平面中；以及光源，该光源光学地耦合以将光注入所述微腔谐振腔，该光源产生具有带宽近似等于或大于EWGM的FSR的输出光谱的输出光。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述微腔包括凸出状微腔谐振腔。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述凸出状微腔谐振腔沿轴拉长，并且还包括将来自所述光源的输出光耦合至所述微腔谐振腔的波导。
4.如权利要求1所述的装置，还包括第一光波导，其设置用于将光从所述光源耦合至所述微腔谐振腔。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述第一光波导包括锥形光纤。
6.如权利要求4所述的装置，其中，所述第一光波导包括基板上的平面波导。
7.如权利要求4所述的装置，还包括至少第一光探测器，其被设置以探测与所述第一微腔谐振腔相关的光。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一光探测器被光学地耦合，以接收来自所述微腔谐振腔的沿所述第一光波导传播的光。
9.如权利要求7所述的装置，其中，所述第一光探测器设置在接近所述微腔谐振腔处，以探测来自所述微腔谐振腔的通过自由空间传播的光。
10.如权利要求7所述的装置，还包括光学地耦合至所述微腔谐振腔的第二光波导，其中所述第一光探测器被光学地耦合以接收来自所述微腔谐振腔的沿所述第二光波导传播的光。
11.如权利要求7所述的装置，还包括被设置以对传播至所述第一光探测器的光进行波长选择的波长选择元件。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述光源包括半导体激光器。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述光源包括发光二极管。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述带宽至少等于所述FSR的5倍。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述带宽至少等于所述FSR的10倍。
16.一种进行荧光测量的方法，该方法包括将激发光耦合入第一微腔谐振腔，该第一微腔谐振腔限定赤道回音壁模式(EWGM)，所述激发光具有足够宽的带宽以便能够耦合入至少两个相邻的EWGM；利用耦合入所述第一微腔谐振腔的所述激发光激发一种或多种荧光材料；以及探测由所述一种或多种荧光材料的荧光产生的荧光信号。
17.如权利要求16所述的方法，其中，耦合所述激发光包括利用光源产生所述激发光，并将所述激发光从所述光源通过光波导传递至所述微腔谐振腔。
18.如权利要求17所述的方法，其中，产生所述激发光包括在激光器中产生所述激发光。
19.如权利要求17所述的方法，其中，产生所述激发光包括在发光二极管中产生所述激发光。
20.如权利要求17所述的方法，其中，所述光波导包括锥形光纤。
21.如权利要求17所述的方法，其中，所述光波导包括基板上的平面波导。
22.如权利要求16所述的方法，其中，探测荧光信号包括探测来自所述微腔谐振腔的在自由空间中传播的光。
23.如权利要求16所述的方法，还包括在探测荧光信号之前对所述荧光信号进行滤光。
24.如权利要求16所述的方法，其中，所述光源包括半导体激光器。
25.如权利要求16所述的方法，还包括将分析物附着至微谐振腔，所述荧光材料与所述分析物相关。
26.如权利要求25所述的方法，还包括在将所述分析物附着至所述微谐振腔之前，将所述荧光材料附着至所述分析物。
27.如权利要求25所述的方法，还包括在将所述分析物附着至所述微谐振腔之后，将所述荧光材料附着至所述分析物。
28.如权利要求16所述的方法，其中，所述激发光具有足够宽的带宽，以便能够耦合入至少五个相邻的EWGM。
29.如权利要求16所述的方法，其中，所述激发光具有足够宽的带宽，以便能够耦合入至少十个相邻的EWGM。
全文摘要
一种微谐振腔传感器装置，其具有限定频率由自由光谱范围(FSR)分隔的赤道回音壁模式(EWGM)的微腔谐振腔。该EWGM位于垂直于微腔谐振腔轴的平面中。一光源光学地耦合以将光注入该微腔谐振腔。该光源产生具有带宽近似等于或大于EWGM的FSR的输出光谱的输出光。利用耦合入该微腔谐振腔的激发光激发一种或多种荧光材料。然后探测由该一种或多种荧光材料的荧光产生的荧光信号。
文档编号G02B6/34GK1961206SQ200580017211
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月15日 优先权日2004年5月27日
发明者范旭东, 罗伯特·W·威尔逊, 郭春梅 申请人:3M创新有限公司