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原文传递用于消逝波导传感的设备和方法

专利名称：	用于消逝波导传感的设备和方法
摘要：	提供了用于容器内的样品的波导光谱法的设备和相关联的方法。该设备可包含具有窗口的衬底，其在感兴趣波长处是可透过的并且与容纳样品的容器耦合；在感兴趣波长处是可透过的材料的波导芯，波导芯位于与样品相邻的可透过窗口的内表面上，该波导芯具有的折射率大于样品的折射率，光学元件，其配置成将光耦合进和耦合出波导，以及光源和位于容器外部的一个或多个探测器。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	通用电气公司
发明人：	W.A.查利纳
专利状态：	有效
申请日期：	2017-10-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-04T00:00:00+0800
申请号：	CN201780064654.2
公开号：	CN109844496A
代理机构：	中国专利代理(香港)有限公司
代理人：	姜冰;张金金
分类号：	G01N21/21(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	美国纽约州
主权项：	1.一种用于容器内的样品的波导光谱法的设备，所述设备包括：具有窗口的衬底，所述窗口在感兴趣的波长处是可透过的并且与容纳样品的所述容器耦合；在所述感兴趣波长处是可透过的材料的波导芯，所述波导芯位于与所述样品相邻的可透过窗口的内表面上，所述波导芯具有的折射率大于所述样品的折射率，光学元件，所述光学元件配置成将光耦合进和耦合出所述波导，光源，所述光源位于所述容器外部；以及一个或多个探测器，所述一个或多个探测器位于所述容器外部。 2.如权利要求1所述的设备，其中所述波导包括包层并且所述波导芯具有的折射率大于在所述芯和所述衬底之间沉积的所述包层的折射率。 3.如权利要求1所述的设备，其中所述波导包括包层，所述包层具有的折射率小于所述衬底的折射率，并且其中所述包层具有三个或多个波长的厚度。 4.如权利要求1所述的设备，其中所述波导芯具有的折射率大于所述衬底的折射率。 5.如权利要求1所述的设备，其中所述光学元件包括棱镜和光栅中的一个。 6.如权利要求5所述的设备，其中所述棱镜置于所述窗口上在所述容器外部。 7.如权利要求5所述的设备，其中所述光栅位于所述容器内部与所述波导相邻或在所述波导内。 8.如权利要求1所述的设备，其中所述波导芯具有配置成使单个TE偏振波导模透射的厚度。 9.如权利要求1所述的设备，其中所述波导芯具有配置成使单个TE偏振波导模和单个TM偏振模透射的厚度。 10.如权利要求1所述的设备，其中所述芯从由Si3N4、Al2O3、Ta2O5、SixOyN1-x-y、Si、Ge、金刚石、ZnS和ZnSe组成的群组中选择的材料制成。 11.如权利要求1所述的设备，其中所述波导具有从由SiO2 MgF2、CaF2和SixOyN1-x-y组成的群组中选择的材料制成的包层。 12.如权利要求1所述的设备，其中所述衬底从由Si、玻璃、熔融石英、Al2O3、ZnS、ZnSe、金刚石、KBr、BaF2和CaF2组成的群组中选择的材料制成。 13.如权利要求1所述的设备，进一步包括位于所述容器外部并且配置成进行光谱测量的装置。 14.如权利要求13所述的设备，其中所述装置包括滤光器和光谱仪中的至少一个。 15.一种用于在含有微粒的样品上执行波导光谱法的脊形波导，所述脊形波导包括两个或多个脊，所述两个或多个脊在所述脊的顶部表面之间带有间隙，使得所述间隙大约是一个波长或比一个波长更小并且小于所述微粒的最小尺寸。 16.如权利要求15所述的脊形波导，其中所述脊形波导被配置具有至少一个所述脊的所述顶部表面宽于所述至少一个所述脊的剩余部分。 17.如权利要求15所述的脊形波导，其中所述脊包括硅衬底上的硅。 18.如权利要求15所述的脊形波导，其中所述脊从由Si3N、Al2O3、Ta2O5、SixOyN1-x-y、Si、Ge、金刚石、ZnS或ZnSe组成的群组中选择。 19.一种用于使用系统测量波导光谱的方法，所述系统包括偏振光，包括支持TE和TM波导模两者的与样品接触的波导、光源、偏振器和探测器。 20.如权利要求19所述的方法，其中所述偏振器以特定频率旋转，促使透射光的偏振旋转。 21.如权利要求19所述的方法，其中所述偏振器包括以特定频率旋转的多分区偏振器，其中邻近偏振器分区彼此垂直定向，并且一半的所述分区定向为穿过适于TE波导模的光以及一半定向为穿过TM波导模的光。 22.如权利要求19所述的方法，其中所述偏振器不旋转并且被固定在穿过与激发TE或TM波导模的定向成45°的光的定向。 23.如权利要求19所述的方法，其中所述光源是非偏振的或圆偏振的。 24.如权利要求19所述的方法，其中所述光源是线偏振的，使得所述光源的定向与用于激发TE或TM波导模的所述定向成45°。 25.如权利要求24所述的方法，其中透射的TE和TM模的光强度被分开测量和被减去或被划分以获得最终光谱。 26.如权利要求19所述的方法，其中组合的透射的TE和TM模的光的强度由带有锁相放大器或相敏同步检测电子器件的单个探测器测量。 27.如权利要求19所述的方法，其中所述偏振器或偏振器分区由片式偏振器和线栅偏振器中的一个或两者制成。 28.如权利要求19所述的方法，其中所述偏振器是偏振分束器立方体、Glan-Thomson棱镜、Wollaston棱镜、Glan-Taylor棱镜或其任一组合。 29.如权利要求19所述的方法，其中芯和包层在所述波导中具有被选择成支持单个TE和TM模或被选择成仅稍大于一个传播模式的截止的厚度。
所属类别：	发明专利