集成式光学传感器的制造方法
【专利摘要】描述了在检查和分析流体材料中使用的光学传感器。光学传感器包括被构造为传输待检查和分析的流体材料的通道、被布置为与通道相邻并且被构造为将辐射引导通过通道的第一波导以及被限定在第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择辐射的第一波长的腔室的第一可调整光栅。
【专利说明】集成式光学传感器
【背景技术】
[0001]流体介质中材料的测试和识别在诸如医疗和药品研究和开发、食品制备、环境研究和其它类似领域的各种领域中变得越来越重要。通常，这些领域要求诸如气体或液体的流体中诸如致污物、污染物或其它异物的材料的检测。
[0002]检测装置的一个常见类型是光学传感器。光是液体或气体中识别材料中有用的工具。通常，以特定波长发射光并且光被引导通过液体或气体到达收集光的检测器。液体或气体中的材料能够引起发射光的波长或其它可测量特性的扰动或变化。诸如拉曼散射分析(即，分析光子的散射图案)、吸收分析、突光分析、等离振子分析(即，等离子振荡的分析)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)的方法通常用于确定或识别液体或气体中的任何材料。
[0003]在大多数应用中，检测装置被精确地配置为检测非常低浓度的材料。并入有光学传感器的检测装置已经被证明达到了想要的检测级别。然而，挑战在于生产能够达到想要的检测级别的集成的低成本的光学传感器。通常，光的创建、传送和检测要求不能够为了调整大小或降低成本而修改的大型设备。
【发明内容】
[0004]在一个一般方面，实施方式公开了一种光学传感器，其包括通道，该通道被构造为传输待检查的流体材料；第一波导，其布置为与通道相邻并且被构造为将辐射引导通过该通道；以及第一可调整光栅，其被限定在第一波导上并且被构造为可变地调整辐射的波长。
[0005]在另 般方面，实施方式公开了一种光学传感器组件，其包括福射源、传感器和至少一个光学传感器，其被布置在辐射源与传感器之间。该至少一个光学传感器包括通道，该通道被构造为传输待检查的流体材料；第一波导，其布置为与通道相邻并且被构造为将辐射引导通过该通道；以及第一可调整光栅，其被限定在第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择辐射的第一波长的腔室。
[0006]在另 般方面,实施方式公开了一种光学传感器，其包括第一通道，其被构造为传输待检查的流体材料；第一波导，其被布置为与第一通道相邻并且被构造为将辐射引导通过第一通道；第一可调整光栅，其被限定在第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择辐射的第一波长的腔室；以及参考通道，其被布置为与第一通道相邻使得通过第一通道的辐射通过参考通道。
[0007]在另 般方面，实施方式公开了一种分析流体材料的方法。该方法包括提供光学传感器，该光学传感器包括通道，该通道被构造为传输流体材料；第一波导，其布置为与通道相邻并且被构造为将辐射引导通过该通道；以及第一可调整光栅，其被限定在第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择辐射的第一波长的腔室。该方法进一步包括提供待测试的流体材料；将该流体材料传输通过第一波导之后的通道；以及基于通过流体材料的辐射分析流体材料。
[0008]在另一一般方面，实施方式公开了一种套件，其包括光学传感器和用于操作该光学传感器的指令。光学传感器包括通道，该通道被构造为传输流体材料；第一波导，其布置为与通道相邻并且被构造为将辐射引导通过该通道；以及第一可调整光栅，其被限定在第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择辐射的第一波长的腔室。
[0009]上面的概述仅是说明性的且并不旨在以任意方式表示限制。除了如上描述的说明性方面、实施方式和特征，通过参考附图和下面的详细描述将显见其他方面、实施方式和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1A和图1B示出了示例性光学传感器。
[0011]图2A和图2B示出了替选的示例性光学传感器。
[0012]图3示出了示例性光学传感器组件。
[0013]图4示出了分析流体的示例性方法。
[0014]图5A、图5B和图5C示出了替选光学传感器。
【具体实施方式】
[0015]如这里使用的，“光学波导”或“波导”是指引导光学光谱中的电磁波的物理结构。波导的通常示例包括光纤波导和矩形波导。
[0016]“衍射光栅”或“光栅”是指被构造为基于光的波长将光分割和衍射为以不同强度和方向行进的若干束的具有周期性结构的光学组件。“可调整光栅”是指具有可调整光栅相使得可以改变光栅的谐振的光栅。
[0017]“流体”是指由于所施加的剪切应力而变形或流动的物质态。流体的示例包括(但不限于)流体、气体、等离子、粘弹性流体和具有类似物理性质的其它物质态。
[0018]图1A和图1B示出了示例性光学传感器100的侧视图(图1A)和顶视图(图1B)。传感器100可以包括在硅基板102上构建的多个层。示例性硅基板102可以在500um至200um的范围内调整大小。各种玻璃层104可以堆叠在硅基板102上，施加到硅基板102或粘附到硅基板102。示例性玻璃层104可以在0.1um至500um的范围内调整大小。波导106可以布置在两个玻璃层之间。替选地，一个或多个包覆层可以围绕波导106，从而波导将光以被引导的方式朝向通道108传播。示例性波导106可以在0.1um至IOum的范围内调整大小。
[0019]沟槽或通道108可以被布置在玻璃层104和波导106内，从而通道将波导分为第一波导106a和第二波导106b。光可以经由第一波导106a引导通过通道108到达第二波导106b。可以通过蚀刻硅基板102、玻璃层104和波导106以创建通道来创建通道108。示例性通道108可以为大约100微米宽并且为大约50至100微米深。通道108的宽度可以被准确地控制为使得在光通过通道时存在低光学损耗。通道108还可以包括化学粘附层，其用于捕获将要分析的流体的一部分，从而将流体暴露给光达更多的时间，增加传感器的灵敏度。示例性化学粘附层是密实聚合物层，其具有大约I或若干个蛋白质单层的结合能力。可以进一步应用不流动层以捕获生物素化分子。应注意的是，这些化学粘附层仅被示出为示例并且可以基于通过该通道的流体添加其它化学粘附层。
[0020]为了将高质量光传播通过该通道108，可以在波导内创建一个或更多个反射结构。反射结构可以具有高反射率(例如，大于99%的反射率)并且能够引导宽频带的光以支持光源的可调整范围。例如，如果使用可调激光器作为光源，则波导106可以被调整以处理激光器的可调整光范围。在波导中创建反射结构的一个方法是创建周期性反射结构。可以通过玻璃波导中的UV图案化；掩蔽、光刻和蚀刻部分或全部波导；选择性地应用覆盖材料；以及深反应离子蚀刻来创建该结构。
[0021]如图1A和图1B中所布置的，传感器100提供了一种用于光的一维引导结构和流体通道(经由通道108)，其用于传输穿过波导106的流体使得由波导发射的光与流体相互作用。图2A和图2B示出了第二传感器200，其并入有可调整光栅210a和210b，从而可以改变光栅的谐振，从而改变被定向为通过流体的光的波长。
[0022]与图1A和图1B类似地，图2A和图2B示出了光学传感器200的侧视图(图2A)和顶视图(图2B)。传感器200可以包括在硅基板202上构建的若干层，通道208穿过该若干层，使这些层分为多个部分。各种玻璃层204可以堆叠在硅基板202上，应用于或粘附到硅基板202。波导206a和206b可以被布置在两个玻璃层204之间并且在通道208的两侦1K替选地，一个或更多个包覆层可以围绕波导206a和206b,从而波导将光以被引导的方式朝向通道208传播。
[0023]可调整光栅210a和210b可以被分别布置在波导206a和206b之间。光栅210a和210b可以是可调整的，使得可以通过改变光栅内限定的腔室空间来改变光栅的谐振，从而改变通过波导206a和206b中的每一个的光的波长。通过将光栅210a和210b放置在通道的每侧上，传感器200提供了一种一维谐振结构，其用于将光定向为通过通道208，并且通道提供了流体通道，用于传输流体，从而当流体通过传感器时，光与流体相互作用。光栅210a和210b还可以选择用于与流体相互作用的光的优选波长。如果光源被构造为提供宽范围的波长，则可以较大地增强匹配光栅210a或210b的设置的波导。波导206a和206b可以用于将光限制到单个平面，从而进一步增加通过通道208传播的光的量。
[0024]为了使能光栅210a和210b的调整，至少一个调整元件212可以被放置为与每个光栅相邻。调整元件212可以被构造为改变光栅210a和210b的谐振，从而改变通过光栅的光的波长。例如,调整元件212可以是施加于光栅210a和210b中的每一个的薄膜电阻器。电流可以施加于每个薄膜电阻器，从而对光栅210a和210b中的每一个进行加热，由于薄膜电阻器的热电效应而引起光栅的谐振的变化。替选调整元件212可以包括例如机械调整装置(例如,微机电系统(MEMS))、光电调整元件和热学调整元件。
[0025]根据传感器200的想要的应用，光栅210a和210b中的每一个可以被调整为它们具有相同的谐振，或者，相反地，具有独特的谐振。为了实现相同的谐振，单个电流被发送给与光栅210a和210b中的每一个相邻的薄膜电阻器212。单个电流对光栅210a和210b进行均匀的加热，从而导致每个光栅的相同的调整后的谐振。为了实现独特的谐振，第一电流可以被施加到与光栅210a相邻的第一薄膜电阻器调整元件212。第一电流可以使得第一薄膜电阻器调整元件212将光栅210a加热到特定温度，从而将光栅210a的谐振改变为第一值。替选地或额外地，第二电流可以被施加到与光栅210b相邻的第二薄膜电阻器调整元件212。第二电流可以使得第二薄膜电阻器调整元件212将光栅210b加热到第二温度，从而将光栅210b的谐振改变为相对于第一值独特的第二值。例如，根据表面面积和构造材料，示例性薄膜电阻器212可以接收10至200mW之间的功率，从而将薄膜电阻器的温度增加大约100°C。对于由二氧化硅制造的可调整光栅，该温度变化可以导致4nm的调整能力。对于由硅或者具有类似热学特性的聚合物制造的可调整光栅，该温度变化可以导致40nm的调整能力。
[0026]传感器200可以可选地并入有至少一个冷却组件，用于保持通过通道208的流体的温度。例如，当使用加热来调整光栅210a和210b的谐振时，玻璃层204和硅基板202的温度可以因此而增加。冷却元件可以将流体在流体通过通道208之前保持在低温度，从而流体温度的增加不会导致流体的不正确的分析。
[0027]图3示出了包括与如上所述的传感器200类似的光学传感器的示例性传感器组件300。组件300可以包括在硅基板302上构建的若干层，通道308通过该若干层，使这些层分成多个部分。各种玻璃层304可以堆叠在硅基板302上，应用于硅基板302或粘附到硅基板302。波导306a和306b可以被布置在两个玻璃层304之间并且位于通道308的两侧。替选地，一个或更多个包覆层可以围绕波导306a和306b,从而波导将光以被引导的方式朝向通道308传播。
[0028]可调整光栅310a和310b可以被分别布置在波导306a和306b内。光栅310a和310b可以是可调整的，从而可以改变光栅的谐振，从而改变通过波导306a和306b中的每一个的光的增强波长的选择。为了使能光栅310a和310b的调整，调整元件312可以被布置为与每个光栅相邻。调整元件312可以被构造为改变光栅310a和310b的谐振，从而改变通过光栅的光的波长。
[0029]组件300可以可选地包括至少一个辐射或光源314。光源314可以是被布置为与光学传感器相邻(特别地与波导306a相邻)的激光器,从而由光源发射的任何光被定向为通过波导，通过光栅310a(其中，可以根据光栅的谐振改变光的增强波长的选择)并且通过通道308和其中包含的任何流体。在通过流体之后，光可以通过光栅310b (其中，同样地，可以根据光栅的谐振改变光的增强波长的选择)，通过波导306b到达辐射或光传感器316。光传感器316可以可操作地连接到计算机或其它处理装置，在计算机或其它处理装置处，与在光传感器处接收的光相关的信息被进一步分析以识别流体中的任何潜在的异物。
[0030]组件300可以进一步包括至少一个抛光面，其与波导306a相邻，从而波导到达由玻璃层304限定的外边缘，并且直接接触光源314，在光进入波导之前消除与发送的光的任何可能的干涉。该面可以进一步构造为容纳来自诸如激光器的光源的光纤，将光纤布置为光纤的核心与波导306a同心。因此，光能够从光源314在线性且平面的路径中行进，通过通道308并且到达传感器316。
[0031]图4示出了使用诸如传感器组件300的示例性传感器组件分析流体材料的示例性方法。应注意的是，虽然参考图4讨论了与传感器组件300相关的组件，但是图4中所示的方法不限制到传感器组件300。
[0032]想要使用这里描述的原理分析流体的用户可以提供诸如传感器组件300的传感器组件或光学传感器。用户还可以提供404待测试的流体。例如，用户可以测试水的质量，以确定在水中是否存在任何想要的污染物。待测试的流体可以被传输406通过传感器组件300。光源314可以发送408光，该光通过波导306a和光栅310a并且进入通道308和流体的采样。根据用户进行的测试和分析的类型，可以相应地调整光栅310a，从而适当地控制被透射408通过流体的光的波长。在光通过流体之后，光通过光栅310b (其可以与光栅310a类似地调整)和波导306b。然后可以在光传感器316处检测410通过流体的光。[0033]光传感器316可以可操作地连接到至少一个处理装置，从而与检测光相关的信息通过处理装置并且被进行进一步的分析412。基于分析412，可以确定与流体相关的任何污染物或其它质量相关问题。根据光传感器316和处理装置的构造，可以执行各种类型的分析412。例如，可以执行拉曼散射分析、白光光谱或吸收分析。根据使用的分析，可以相应地调整光栅310a和310b。例如，如果使用拉曼散射分析，则光栅310a和310b可以被构造为在测试期间扫描小范围的波长，从而增加传感器的灵敏度。例如，如果拉曼散射分析中的光源被构造为产生532nm的绿光，其导致拉曼移位信息可以处于542-588nm之间，或者根据用于制造光栅310a和310b的材料，可以处于546-633nm之间。
[0034]如上所述的方法和传感器可以增加为包括多个流体腔室和额外的可调整光栅。如图5A中所示，传感器500可以包括两个顺序的腔室502和504，其被布置为彼此相邻，并且壁506将两个腔室分离。该壁可以包括额外的可调整光栅508，从而通过第二通道504的光与通过第一通道502的光相比独特的波长。替选地，图5B示出了传感器510，其具有大的通道512,其包括在流体通过通道时分离两个流体的薄壁514。图5A和图5B中所示的示例性传感器500和510可以用于在对流体进行测试时提供参考通道。例如，参考流体可以通过第一通道(或图5B中通过通道的路径)，而第二流体通过第二通道(或图5B中通过通道的路径)。通过使用与参考通道相关的差分测量，处理和分析装置可以移除传感器级别的任何系统和材料噪声或干扰，从而提供了用于确定任何异物的校准传感器。额外地，示例性传感器500和510可以同时使用同一传感器提供不同流体的并行测试，从而增加单个传感器的吞吐量。
[0035]图5C不出了又一不例性传感器520。在该不例中，多个波导/光栅组522、524和526被示出为围绕单个通道528。利用该布置，每个波导/光栅组可以共享单个光源，同时具有独特的谐振。因此，多个波长的光可以同时通过通道528中的流体，从而提供了不同光学分析方法的并行测试。类似地，波导/光栅组522、524和526中的每一个的检测光可以使用不同的分析方法来分析。例如，波导/光栅组522可以用于扫描用于拉曼散射分析的一定范围的频率，波导/光栅组524可以被设置为用于白光光谱的特定波长或者波长的范围，并且波导/光栅组526可以被设置为用于吸收分析的特定波长或波长的范围。
[0036]示例1:用于消费者使用的套件
[0037]套件可以被销售给消费者以测试流体的质量和流体中的任何异物污染物。套件可以包括与上面讨论的传感器(例如，传感器200)的光学传感器。光学传感器可以修改为使得硅基板可经由诸如VLSI (超大规模集成)的标准制造处理来安装在电路板上。被构造为分析流体采样的处理组件也可以安装在电路板上并且可操作地连接到布置在电路板上的光学传感器周围的光传感器和光源。电路板可以被装入壳体中，壳体包括用于将待测试的流体的采样的孔、用于初始化测试的用户界面和用于指示测试的结果的显示器。套件还可以包括限定用于光学传感器的标准操作过程的指令以及如何解释任何显示的结果的行表。特定消费者可以包括测试其家庭中的水的质量的屋主、测试池水的化学水平的水池拥有者、测试与马达使用和维护关联的各种流体(例如，发动机油、冷却剂、传动流体)的质量的机械或修理厂主和测试流体质量的其它类似消费者。
[0038]示例2:制造期间的药物测试
[0039]制药公司可以设计生产线使得在生产线上的各点处放置传感器组件以测试用于制造液体药物的流体的质量。上述光学传感器(例如，传感器组件300)可以被修改为包括阀门组件，从而在特定时间，可以将一定量的流体从生产线重定向到传感器组件。可以针对质量和任何异物污染物来对流体进行测试。组件的控制处理器可以与传感器组件通信，从而如果检测到任何异物污染物，则生产停止直到发现污染源并且清洁了生产线的所有受害区域。
[0040]示例3:净化期间的水质量测试
[0041]诸如水和污水净化机构的公用事业公司可以装有传感器组件，从而在净化处理期间的各点，在各阶段对水质量进行测试。上述光学传感器(例如，传感器组件300)可以修改为包括阀门组件，从而，在特定时间，一定量的水可以被从净化处理重定向到光学传感器组件。可以针对质量和异物污染物水平对水进行测试。质量和污染物水平可以与对于该阶段净化来说可接受的水平进行比较，并且可以相应地调整净化处理。
[0042]更具体地，水处理机构可以想要针对各种水生生物来对水进行测试，所述水生生物例如为隐孢子虫的原生动物和鞭毛虫属的原生动物。水处理机构可以装有包括上述光学传感器中的一个或更多个的拉曼光谱分析系统。分析系统可以包括激光器或其它光源，其被构造为当水通过光学传感器中的一个或更多个时照射水。激光器可以被构造为产生范围为大约125nm至大约800nm的光,从而导致范围为大约60至410nm以及范围为大约612至SOOnm的不连续拉曼光谱。然而，基于水处理机构可能想要检测的特定元素，可以通过光学传感器中的可调整光栅来增强特定波长，从而产生与用于更彻底的分析和可能的病原体检测的特定波长相关的窄拉曼光谱。
[0043]在上面的详细说明中，参照附图，这些附图形成了本说明书的一部分。在附图中，除非上下文另行说明，否则相似的符号通常标识相似的部件。在详细说明书、附图和权利要求中描述的例示性实施方式不意味着为限制。在不脱离本文表现的主题的精神或范围的情况下，可利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。容易理解的是，如本文总体描述的和附图例示的本公开的各个方面，可以按照各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，其在这里是明确地设想到的。
[0044]本公开不限于在本申请中描述的旨在示出各种方面的特定实施方式。对于本领域中技术人员来说应当明显的是，能够在不偏离其精神和范围的情况下进行许多修改和变形。除了这里所列举的以外，在本公开的范围内的功能等同的方法和设备对于本领域中技术人员来说根据之前的描述应当是明显的。这样的修改和变形旨在落在所附权利要求书的范围内。本公开仅由所附权利要求书的条款以及这些权利要求书的权利等价物的完整范围所限定。应当理解，本公开不限于显然能够变化的特定的方法、系统或者组件。还应当理解，这里使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制。
[0045]关于这里基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够以对于背景和/或应用适当的方式从复数解释成单数和/或从单数解释成复数。为清楚起见，各种单数/复数排列可以清楚地列在这里。
[0046]本领域技术人员将会理解，一般地，这里使用的术语并且特别是在随附权利要求书中的术语(例如，随附权利要求书的正文)一般旨在为“开放的”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。本领域技术人员还将理解，如果意图特定数量的提出的权利要求详述，这样的意图将在权利要求中明确地叙述，并且在不存在这样的详述的情况下，不存在这样的意图。例如，为帮助理解，以下随附权利要求书可能包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求详述。然而，使用这样的短语不应当被解释为暗示以“一”引入的权利要求详述将包含这样引入的权利要求详述的任何特定的权利要求限制为只包含一个这样的详述的实施方式，即使是在相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”的词(例如，“一”应当被解释为指“至少一个”或“一个或多个”)的情况下；相同道理对于使用定冠词引入权利要求详述的情况也成立。此外，即使在明确地表述了引入的权利要求详述的特定数量的情况下，本领域中的技术人员也将认识到这样的详述应当解释为是指至少表述的数量(例如，在没有其它修饰语的情况下，仅是“两个详述”的表述是指至少两个详述或者两个或更多详述)。此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的情况下，通常这种构造的目的是本领域技术人员将会理解该惯例的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C等的系统)。本领域技术人员还将会理解，呈现两个或更多可供选择的术语的几乎任何转折性词语和/或短语，不管是在说明书、权利要求书或附图中，都应当被理解为考虑包括术语之一、术语的任何一个或者两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
[0047]此外，在以马库什组的方式描述的本公开的特征或方面，本领域技术人员将认识到本公开由此还以马库什组的任何单独成员或成员的子组的方式描述。
[0048]正如本领域技术人员所能理解的，为了任何及所有目的，诸如就提供书面说明书而言，这里所公开的全部范围还包含任何和全部子范围以及子范围的组合。任何列出的范围都能够被容易地认定为充分地描述并且使得同一范围被分解为至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性示例，这里讨论的各个范围可以被容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。正如本领域技术人员所能理解的，诸如“上至”、“至少”、“大于”、“小于”等的全部表达方式包括所表述的数量并且是指随后能够被分解为如上所讨论的子范围的范围。最后，正如本领域技术人员所能理解的，范围包括各个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有I个、2个或3个单元的组。相似地，具有1-5个单元的组是指具有I个、2个、3个、4个或5个单元的组,等等。
[0049]从上文应当意识到，此处用于说明目的，描述了本公开的各种实施方式，且可以在不偏离本公开的范围和精神的条件下做出各种修改。因此，此处公开的各种实施方式并不旨在限制，真实范围和精神通过随附权利要求书指示。
【权利要求】
1.一种光学传感器，所述光学传感器包括: 通道，所述通道被构造为传输待检查的流体材料； 第一波导，所述第一波导被布置为与所述通道相邻并且被构造为将辐射引导通过所述通道；以及 第一可调整光栅，所述第一可调整光栅被限定在所述第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第一波长的腔室。
2.根据权利要求1所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括热组件，所述热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
3.根据权利要求1所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括薄膜电阻器，所述薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收电流并且对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
4.根据权利要求1所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括调整元件，所述调整元件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为改变所述第一可调整光栅，从而改变所述第一可调整光栅的谐振，所述调整元件包括机械调整元件、光学调整元件和电气调整元件中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述第一波导包括容纳面，所述容纳面被整形为容纳光纤，从 而由所述光纤提供的辐射通过所述第一波导传输到所述第一可调整光栅。
6.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述通道包括化学粘附层。
7.根据权利要求1所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括第二波导，所述第二波导被布置为与所述通道相邻。
8.根据权利要求7所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括第二可调整光栅，所述第二可调整光栅被限定在所述第二波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第二波长的腔室。
9.根据权利要求8所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括: 第一热组件，所述第一热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振；以及 第二热组件，所述第二热组件被布置为与所述第二可调整光栅相邻并且被构造为对所述第二可调整光栅进行加热，从而改变所述第二可调整光栅的谐振， 其中，所述第一可调整光栅的谐振不同于所述第二可调整光栅的谐振。
10.根据权利要求8所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括: 第一薄膜电阻器，所述第一薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收第一电流并且对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振；以及 第二薄膜电阻器，所述第二薄膜电阻器被布置为与所述第二可调整光栅相邻并且被构造为接收第二电流并且对所述第二可调整光栅进行加热从而改变所述第二可调整光栅的谐振， 其中，所述第一可调整光栅的谐振不同于所述第二可调整光栅的谐振。
11.根据权利要求1所述的光学传感器，其中，所述福射包括从激光器发射的光。
12.一种光学传感器组件，所述光学传感器组件包括: 辐射源； 传感器；以及 至少一个光学传感器，所述至少一个光学传感器被布置在所述辐射源与所述传感器之间，所述至少一个光学传感器包括: 通道，所述通道被构造为传输待检查的流体材料； 第一波导，所述第一波导被布置为与所述通道相邻并且被构造为将辐射引导通过所述通道；以及 第一可调整光栅，所述第一可调整光栅被限定在所述第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第一波长的腔室。
13.根据权利要求12所述的光学传感器组件，其中，所述光学传感器进一步包括热组件，所述热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
14.根据权利 要求12所述的光学传感器组件，其中，所述光学传感器进一步包括薄膜电阻器，所述薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收电流并且对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
15.根据权利要求12所述的光学传感器组件，其中，所述第一波导包括容纳面，所述容纳面被整形为容纳光纤，从而由所述光纤提供的辐射通过所述第一波导传输到所述第一可调整光栅。
16.根据权利要求12所述的光学传感器组件，所述光学传感器组件进一步包括第二波导，所述第二波导被布置为与所述通道相邻。
17.根据权利要求16所述的光学传感器组件，所述光学传感器组件进一步包括第二可调整光栅，所述第二可调整光栅被限定在所述第二波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第二波长的腔室。
18.根据权利要求17所述的光学传感器组件，其中，所述光学传感器进一步包括: 第一热组件，所述第一热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振；以及 第二热组件，所述第二热组件被布置为与所述第二可调整光栅相邻并且被构造为对所述第二可调整光栅进行加热，从而改变所述第二可调整光栅的谐振， 其中，所述第一可调整光栅的谐振不同于所述第二可调整光栅的谐振。
19.根据权利要求17所述的光学传感器组件，其中，所述光学传感器进一步包括: 第一薄膜电阻器，所述第一薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收第一电流并且对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振；以及 第二薄膜电阻器，所述第二薄膜电阻器被布置为与所述第二可调整光栅相邻并且被构造为接收第二电流并且对所述第二可调整光栅进行加热从而改变所述第二可调整光栅的谐振， 其中，所述第一可调整光栅的谐振不同于所述第二可调整光栅的谐振。
20.—种光学传感器,所述光学传感器包括: 第一通道，所述第一通道被构造为传输待检查的流体材料； 第一波导，所述第一波导被布置为与所述第一通道相邻并且被构造为将辐射引导通过所述第一通道； 第一可调整光栅，所述第一可调整光栅被限定在所述第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第一波长的腔室；以及 参考通道，所述参考通道被布置为与所述第一通道相邻，从而通过所述第一通道的所述辐射通过所述参考通道。
21.根据权利要求20所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括热组件，所述热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
22.根据权利要求20所述的光学传感器，所述光学传感器进一步包括薄膜电阻器，所述薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收电流并且对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
23.一种分析流体材料的方法，所述方法包括: 提供光学传感器，所述光学传感器包括通道，所述通道被构造为传输流体材料；第一波导，所述第一波导被布置为与所述通道相邻并且被构造为将辐射引导通过所述通道；以及第一可调整光栅，所述第 一可调整光栅被限定在所述第一波导上并且被构造为可变地调整所述福射的波长； 提供待测试的流体材料； 将所述流体材料传输通过所述第一波导之后的所述通道；以及 基于通过所述流体材料的辐射分析所述流体材料。
24.根据权利要求23所述的方法，所述方法进一步包括: 提供辐射源，所述辐射源被构造为将辐射定向为通过所述第一波导；以及 提供传感器，所述传感器被构造为接收通过所述流体材料的所述辐射。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述光学传感器进一步包括: 第二波导，所述第二波导被布置为与所述通道相邻并且被构造为引导通过所述通道的辐射；以及 第二可调整光栅，所述第二可调整光栅被限定在所述第二波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第二波长的腔室。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，分析所述流体材料进一步包括基于来自所述第一波导和所述第二波导的通过所述流体材料的辐射分析所述流体材料。
27.根据权利要求23所述的方法，所述方法进一步包括将热施加到所述第一可调整光栅，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
28.根据权利要求23所述的方法，所述方法进一步包括将电流施加到被布置为与所述第一可调整光栅相邻的薄膜电阻器，从而对所述第一可调整光栅进行加热并且改变所述第一可调整光栅的谐振。
29.—种套件,所述套件包括: 光学传感器，所述光学传感器包括通道，所述通道被构造为传输流体材料；第一波导，所述第一波导被布置为与所述通道相邻并且被构造为将辐射引导通过所述通道；以及第一可调整光栅，所述第一可调整光栅被限定在所述第一波导上并且被构造为可变地限定用于选择所述辐射的第一波长的腔室；以及 用于操作所述光学传感器的指令。
30.根据权利要求29所述的套件，所述套件进一步包括: 辐射源，所述辐射源被构造为生成所述辐射的至少一部分。
31.根据权利要求29所述的套件，所述套件进一步包括: 激光器，所述激光器被构造为生成所述辐射的至少一部分。
32.根据权利要求29所述的套件，其中，所述光学传感器进一步包括热组件，所述热组件被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为对所述第一可调整光栅进行加热，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
33.根据权利要求29所述的套件，其中，所述光学传感器进一步包括薄膜电阻器，所述薄膜电阻器被布置为与所述第一可调整光栅相邻并且被构造为接收电流并且对所述第一可调整光栅进行加热 ，从而改变所述第一可调整光栅的谐振。
【文档编号】G02B6/00GK104024895SQ201180074642
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2011年11月15日 优先权日:2011年11月15日
【发明者】莫迪埃·马加利特, A·利普森 申请人:英派尔科技开发有限公司