腔增强光学显微术

本发明涉及用于执行样品的腔增强显微术的方法，以及用于执行样品的腔增强显微术的光学传感器系统。

背景技术：

1、由两个相对的镜子形成的光学腔被认为是通过形成光学谐振腔来增强光和物质之间的相互作用的工具。一般来说，只有特定波长的光可以通过、进入或透射谐振器，在这种情况下，光被称为与光学腔谐振，而其他波长被阻挡。可以通过谐振腔的波长之间的光谱分离被表示为自由光谱范围fsr，并且主要由形成谐振腔的两个相对的镜子之间的距离决定。

2、对于宏观腔，镜子间距与光的波长相比较大，相应的fsr相对较小。然而，对于微观腔，腔长度接近光波长的数量级，并且相应地fsr达到更大的值。在这种情况下，可以通过光学过滤技术挑选出单独的腔谐振。当研究引入微观腔的样品时，这种单个谐振的性质是令人感兴趣的。d.hunger等人的出版物:“a fiber fabry–perot cavity with highfinesse.”new journal of physics 12,065038(2010)描述了一种基于光纤的法布里-珀罗微腔，其具有co2激光加工的镜子。

3、m.mader等人的出版物:“a scanning cavity microscope.”,naturecommunications 6,7249(2015)包含对扫描腔显微术的一般描述。

4、文献ep2844977b1描述了使用光学微腔的主动化学感测。所使用的传感器包括一对沿光轴相对的镜子，该对镜子成形为提供在至少一种模式下具有稳定谐振的光学腔，参见例如第[0061]段，并且具有至多50μm的腔长度。致动器系统布置为沿光学腔的长度相对于彼此移动镜子，用于调谐所述腔的模式的波长。化学样品被引入光学腔内，辐射源照射光学腔，检测器检测从光学腔发射、透射或反射的辐射。

5、开放式光学微腔可以配备有致动器，该致动器允许改变两个相对的镜子之间的距离。当特定波长的光耦合到谐振器中时，致动器可用于将镜子间距调节到使腔与入射光谐振的腔长度，例如参见ep2844977b1中的方程(1)。特别地，利用这种方法，可以获得最大的透射光强度。然而，对于这种操作模式，为了将传输信号保持在其期望值，镜子间距相对于致动器中的机械波动和电子噪声的精确稳定是必要的。对于高反射镜子，所需的稳定性可以低至皮米级。

6、为了实现所需的稳定性，可以应用辅助技术，如另外使用另一种波长的光，用于产生有助于稳定过程的信号。这种技术的使用在处理微腔和执行信号检测时引入了额外的复杂性，这使得该方法对于许多应用来说是不理想的。

7、不同的方法在扩展的范围上扫描腔长度，使得对于入射光的波长的一个或多个腔谐振位于扫描的起点和终点之间，如在d.hunger等人的上述出版物中所述。然而，这增加了对沿着扫描记录的大量数据点的需求，以便正确地解决可能窄的腔谐振，这导致测量时间的显著增加。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种腔增强显微术的可能性，特别是使用显微光学腔，这增加了数据采集的可实现速率。

2、这个目的通过独立权利要求的相应主题来实现。进一步的实施方式和优选实施例是从属权利要求的主题。

3、本发明基于这样的思想，即在预定时间间隔期间，存储与光学腔的腔长度变化同步的样品横向运动的预计算描述。然后，根据存储的描述，触发致动器系统以实现整个横向运动和腔长度的整个变化。在横向运动和腔长度变化期间，光被引入腔，并且检测反射和/或透射和/或散射部分和/或响应于引入光从腔发射的光，以生成传感器数据集。这样，样品相对于光学腔的横向运动可以相对于腔长度的变化以同步方式进行，并且数据读出可以与样品相对于光学腔的运动和腔长度的变化在时间上同步。

4、根据本发明的一方面，提供了一种用于执行样品的腔增强显微术的方法。其中，样品布置在光学腔中，特别是显微光学腔，该光学腔由一对相对的镜子形成并具有可变的腔长度。其中，腔长度由该对镜子之间的距离给出，特别是沿着光学腔的纵向方向，例如在光学腔的横向中心测量。为了将样品布置在光学腔中，样品放置在样品载体上，样品载体由该对镜子中的一个镜子形成，特别是由该对镜子中的第一镜子或该对镜子中的第二镜子形成，或者布置在该对镜子之间，特别是由布置在该对镜子之间的单独样品载体形成。

5、存储描述，特别是以计算机可读方式存储到存储设备中，该描述定义样品在预定时间间隔期间相对于光学腔特别是相对于光学腔的横向中心的横向运动特别是预计算的横向运动以及腔长度在该时间间隔期间以时间同步方式的变化特别是腔长度的预计算的时间变化。

6、根据所存储的描述，实现样品在时间间隔期间相对于光学腔的横向运动特别是整个横向运动以及腔长度在时间间隔期间的变化特别是腔长度的整个变化。为此，致动器系统被触发，特别是由控制电路触发，以移动样品载体和/或该对镜子中的至少一个镜子，特别是通过产生单个触发信号。

7、在横向运动期间和在腔长度变化期间，特别是在时间间隔期间，光被引入到光学腔中，或者换句话说，被发射到光学腔中，特别是通过例如由控制电路控制的光源。检测(特别是通过至少一个光学检测器)引入光的透射部分(特别是透射通过光学腔的部分)和/或引入光的反射部分(特别是从光学腔反射的部分)和/或引入光的散射部分(特别是从光学腔散射的部分)和/或响应于引入光从光学腔发射的光部分。根据检测到的透射部分和/或检测到的反射部分和/或散射部分和/或从光学腔发射的光部分来生成传感器数据集(特别是通过评估电路)，并且例如将其存储到例如存储设备或另一存储设备。

8、其中，特别地，根据横向运动和腔长度变化之间的时间同步来生成数据集。

9、在此和下文中，“光”可被理解为其包括可见范围、红外范围和/或紫外范围内的电磁波。因此，根据这一含义，表述“光学”可以理解为与光相关。

10、特别地，光源可被实现为激光光源，其包括例如一个或多个激光器，特别是红外激光器。激光光源可以例如配置成发射具有基本单频波长的光，该单频波长可以是例如但不一定是600nm和900nm之间的波长，例如780nm。

11、在替代实施方式中，光源可被实现为超连续光源或发光二极管led或超发光二极管sled。

12、特别地，当改变腔长度时，长度可被调节，使得引入光在时间间隔期间与光学腔谐振至少一次。

13、特别地，光学腔设计成形成至少一个稳定腔模式，其中腔长度可以变化，使得腔模式的中心波长等于在时间间隔期间的引入光的波长。换句话说，光学腔也可以表示为光学谐振器，其在时间间隔期间与光谐振至少一次。

14、腔长度的变化对应于相对镜子之间距离的变化。注意，改变腔长度并不一定意味着腔长度的绝对值是已知的。然而，绝对腔长度和/或腔模式波长的近似估计可能有利于定义用于改变相对镜子之间距离的相应开始和/或最终位置。

15、关于该对相对镜子中的第一和第二镜子的相应镜子表面的设计，不同的选择是可能的。例如，该对镜子中的至少一个具有凹面镜子表面。

16、例如，第一镜子可以具有凹面第一镜子表面，而第二镜子具有与凹面第一镜子表面相对的平面或近似平面第二镜子表面。然后，样品载体可以例如分别由第二镜子或第二镜子表面给出。换句话说，样品可以放置在第二镜子表面上。然而，也可以通过两个相对的镜子来实现光学腔，这两个镜子都具有平面或近似平面镜子表面。

17、可替代地，样品载体可被实现为布置在第一和第二镜子表面之间的单独样品载体，其中“单独”指的是它既不是由第一镜子表面也不是由第二镜子表面给出的事实。在这种情况下，可以认为样品自由悬浮在第一和第二镜子表面之间。

18、另一方面，在一些实施方式中，第一镜子表面和第二镜子表面可以都是凹面的。同样在这种情况下，如果第二镜子的横向延伸足够大以放置样品，则第二镜子表面可以形成样品载体。可替代地，这里样品载体也可以设计为布置在第一和第二镜子表面之间的单独样品载体。

19、凹面第一和/或第二镜子表面可以例如通过光纤的相应端面来实现，在一些实施方式中，端面可以另外涂覆反射涂层，作为相应的镜子。在平面第二镜子表面的情况下，第二镜子可以例如包括具有高反射涂层的宏观衬底和/或可被设计为宏观布拉格镜子或布拉格反射器。在这样的实施方式中，第二镜子可被表示为宏观镜子。注意，尽管如此，光学腔可被表示为微观光学腔，因为微观光学腔的横向延伸由相对的镜子表面之间的空间给出。

20、在凹面镜子表面的情况下，相应的镜子表面具有横向中心。在横向中心处的凹面镜子表面的法线方向可被认为是定义腔长度所根据的方向。在两个镜子表面都是凹面的情况下，腔长度可以例如被定义为两个凹面镜子表面的相应横向中心之间的距离。在凹面镜子表面与平面镜子表面相对的情况下，腔长度可被定义为相应凹面镜子表面的横向中心与平面镜子表面之间的距离。

21、横向运动可被认为是样品相对于光学腔在垂直于纵向方向的横向方向上的运动。

22、凹面镜子表面的相应曲率半径，特别是相应光纤的端面的相应曲率半径，如果适用的话，可以在区间[5μm，5000μm]内，例如在区间[10μm，200μm]内或者在区间[20μm，100μm]内或者在区间[20μm，50μm]内。

23、为了改变腔长度，致动器系统的至少一个第一致动器可以相对于第二镜子移动第一镜子。例如，第一镜子可以保持固定，而第二镜子被移动，反之亦然，或者两个镜子都可以被至少一个第一致动器移动。

24、例如，腔长度可以在从0.2μm到1000μm的范围内变化，例如从1μm到100μm或者从2μm到10μm。

25、例如，在样品载体由第二镜子形成的情况下，致动器系统的至少一个第二致动器可以沿着垂直于纵向方向的第一横向方向相对于彼此移动第二镜子或第一镜子，以实现横向运动。如果样品载体被设计为布置在第一和第二镜子之间的单独样品载体，则至少一个第二致动器可以移动单独样品载体，而第一和第二镜子被固定以实现横向运动。可替代地，至少一个第二致动器可以移动第一镜子和第二镜子以实现横向运动，而样品载体是固定的。

26、在样品载体被设计为布置在第一和第二镜子之间的单独样品载体的情况下，当第一镜子相对于第二镜子移动以改变腔长度时，样品载体可以在纵向方向上保持固定。可替代地，样品载体可以在纵向方向上移动，例如为了在改变腔长度时将样品放置在光场中的适当位置。

27、将样品布置在光学腔中可以理解为，首先通过相应地布置一对相对的镜子来形成光学腔，然后将样品放置在已经形成的光学腔中。然而，可替代地，可以在形成光学腔之前将样品放置在样品载体上，并且可以在放置样品之后相应地布置相对的镜子。后一种选择对于手动将样品放置在样品载体上可能特别有益。

28、样品相对于光学腔的横向运动和腔长度的变化由描述以时间同步方式定义。这意味着对于时间间隔中的任何时间或时间步长，根据横向运动的相应横向位置和根据腔长度的变化的相应腔长度被存储或定义在描述中。之后，当致动器系统被相应地触发时，致动器系统根据描述以描述所定义的同步方式自动引起横向运动和腔长度的变化，而不需要任何进一步的触发。注意，横向位置和/或腔长度可以直接存储在描述中，或者描述可以存储信息，该信息允许唯一地导出所述横向位置和/或腔长度，例如用于计算横向位置和/或腔长度的一个或多个参数。

29、例如，致动器系统可以包括致动器控制电路，其耦合到致动器系统的所有致动器。致动器控制电路可以配置成产生相应的控制信号，特别是时间相关的控制信号，并且将它们自动提供给相应的致动器，以实现横向运动和腔长度的变化。例如，控制信号可以是控制电压，特别是如果致动器被设计为压电致动器。因此，该描述可以直接或间接地存储所有所需控制信号的描述。因此，当控制电路(例如控制电路的时钟发生器)产生单个触发信号时，它可被提供给致动器控制电路，并且响应于单个触发信号，致动器控制电路可以产生存储在说明书中的控制信号，并且将它们提供给致动器。

30、在光线光学图像中，可以认为光被引入到光学腔中，在光学腔中，光经历来自第一和第二镜子表面的多次反射。然后，根据引入光的波长和当前腔长度，光可以从光学腔透射、反射、散射或发射。检测相应的透射和/或反射和/或散射和/或发射部分。例如，光纤可以耦合在光源和第一镜子之间，特别是在第一镜子表面由光纤的端面形成的情况下。然后，透射部分可以例如穿过相对的第二镜子，并被相应地检测到。另一方面，反射部分可被反射回光纤中，并被相应地检测到。

31、至少一个光学检测器可以包括布置成检测透射部分的至少一个光学检测器和/或布置成检测反射部分的至少一个光学检测器和/或布置成检测散射部分的至少一个光学检测器和/或布置成检测响应于引入光从光学腔发射的光部分的至少一个光学检测器。

32、响应于引入光由光学腔发射的光可以例如来源于样品的受激发射、样品的荧光、样品的光致发光、样品的拉曼散射等。

33、至少一个光学检测器可以例如实现为相应的ccd传感器、cmos传感器、雪崩光电二极管或光电倍增器，例如硅光电倍增器。

34、由于多次反射使得光通过光学腔内样品的次数显著增加，因此光与样品相互作用的可能性增加。这可以用腔增强来表示。特别地，通过增加停留时间，被样品吸收的光量可以显著增加，导致吸收现象的可检测性显著增加。

35、假设光学腔中不存在样品，如上所述的腔长度的变化导致光的反射部分的强度的一个或多个谷，并导致透射部分的相应峰。峰和谷的位置对应于光学腔的相应腔模式。谷和峰的位置、形状、振幅和/或数量会受到光学腔中样品的存在的影响，特别是受到样品对光的吸收的影响。因此，传感器数据集反映了样品的物理属性，尤其是吸收或散射属性。由于横向运动，实现了这些属性的空间分辨率或者对透射和反射中的峰和谷的相应影响。因此，通过相应地示出期望的物理特性，传感器数据集可用于生成样品的一维或二维图像。由于空间分辨率，所描述的方法可被认为是用于显微术的方法，特别是用于腔增强显微术的方法。

36、注意，通过在纵向方向上对样品的不同位置执行相应的步骤，三维显微术也是可能的，特别是如果样品载体被设计为单独样品载体。

37、在第一镜子被设计为光纤的端面，第二镜子被设计为平面显微镜子，并且第一镜子相对于第二镜子横向移动以实现横向运动的情况下，光学腔在第二镜子上的实际位置被改变。然而，在任何情况下，在该时间间隔期间，相对的镜子保持形成光学腔。

38、可以液相或固相或者甚至气相提供样品，例如在放置在样品载体上的合适容器中提供气体样品。样品还可以包括固体颗粒在液体中的悬浮液、物质在溶剂中的溶液等。

39、特别地，通过与腔长度变化同步的横向运动，可以空间分辨方式研究单个腔谐振对样品性质的响应。例如，腔模式特性的变化，也称为腔谐振，可以在不同的样品位置被记录，并允许重建所讨论样品的二维或三维图，例如样品吸收的高灵敏度图像，从而形成基于腔的显微镜。

40、当监测光的透射和/或反射和/或散射和/或发射部分时，可以记录作为腔长度变化的函数的光透射和/或反射和/或散射和/或发射，并用于导出腔谐振的感兴趣特性。这种方法的优点是它不依赖于额外的腔长度稳定程序。另一方面，根据入射光的性质和相对镜子的设计，与腔长度变化的范围相比，要检测的腔谐振可能非常窄。因此，沿着腔长度变化记录大量数据点是有益的。

41、每次可记录数据点的最大数量限制改变腔长度的速度。根据本发明的方法代表确定样品不同点的谐振特性的方法，以允许快速数据采集和有效生成引入到谐振器中的样品的二维图。

42、由于同步的横向运动和腔长度变化，这尤其是通过存储预计算描述并使用它来触发致动器系统来实现的，例如，可以在单个步骤中对沿着第一横向方向的整行进行采样。例如，通过沿着不同于特别是正交于第一横向方向的一个或多个其他横向方向对多个步骤重复该过程，可以例如以逐行方式探测样品点阵列。特别地，这种方法允许生成样品的图像或一维或更高维度图，同时由于在单个步骤中记录整行或者甚至整个更高维度切片而在测量速度上提供了显著好处。

43、由于预计算描述存储了同步的横向运动和腔长度变化，所以该信息可以用于生成数据集，特别是当已经执行测量时，将每个测量与正确的横向位置和正确的腔长度相关联。换句话说，生成数据集包括根据检测到的透射部分和/或检测到的反射部分和/或检测到的散射部分和/或检测到的发射部分生成时间系列测量值，也可以表示为测量值的无序数据流，并且根据由描述定义的横向运动将每个测量值分配给相应的横向位置，并且根据由描述定义的腔长度的变化将每个测量值分配给相应的腔长度。

44、此外，根据本发明，稳定程序可能不是必需的。

45、根据该方法的多个实施方式，通过改变沿着光学腔的纵向方向的一对镜子之间的距离来实现腔长度的变化。

46、根据多个实施方式，样品相对于光学腔的横向运动由样品载体相对于光学腔沿着垂直于光学腔的纵向方向的第一横向方向的预定义序列横向位移来定义。描述包括该序列横向位移，特别是该序列横向位移的表示。

47、每个横向位移可以相对于光学腔的横向中心或者相对于另一横向参考位置来定义。然而，每个横向位移也可以相对于样品载体的相应当前绝对位置来定义。换句话说，如果样品载体的绝对位置应位于沿第一横向方向的位置x1、x2、x3、…、xn，并且横向参考位置由x＝0给出，则横向位移在第一种情况下可由x1、x2、x3、…、xn给出，或者在第二种情况下由x1、(x2–x1)、(x3-x2)、…、(xn-xn-1)给出。

48、特别地，描述包括每个位移的相应值。对于每个横向位移，序列中的相应顺序也被存储。

49、特别地，横向运动通过根据预定序列连续设置横向位移来实现。为此，如果样品载体被设计为单独样品载体，则致动器系统可以相对于光学腔移动样品载体，或者可以相对于样品载体或相对于彼此移动第一和/或第二镜子，特别是如果样品载体由一对相对的镜子中的一个形成。

50、在横向运动期间，腔长度相应地变化。例如，在已经设置了一个横向位移之后，实现沿着改变腔长度的纵向方向扫描，并且在扫描之后，根据存储在描述中的序列设置下一个横向位移等。

51、根据多个实施方式，描述包括每个横向位移的相应时间腔长度变化曲线。根据预定序列，特别是通过相应地移动样品载体和/或第一和/或第二镜子，连续地设置每个横向位移。对于每个横向位移，腔长度根据相应的腔长度变化曲线而变化。

52、腔长度变化曲线可以例如被理解为时间曲线，或者换句话说，光学镜子之间的距离值或者光学镜子之间的距离作为时间函数的相应变化值。其中，例如，腔长度变化曲线可以连续方式给出，或者作为距离变化的一系列离散值给出。

53、换句话说，序列的不同横向位移的腔长度变化曲线可以彼此不同。例如，不同的腔长度变化曲线和不同的横向位移可以通过相对镜子之间的距离的相应偏移而彼此不同。例如，除了该偏移之外，不同的腔长变化曲线可以彼此相同。然而，更复杂的结构和各个腔长度变化曲线之间的差异也是可能的。

54、这样，可以进一步抑制腔谐振位置的空间和/或时间漂移。例如，可以预先记录偏移值，并分别与描述一起存储，或者作为腔长度变化曲线的一部分。这是特别有益的，因为它允许根据第一时间间隔执行整个数据采集，而不需要中断或额外的触发，这又增加了测量速度。此外，需要记录的数据总量可以减少，因为可能需要围绕某些谐振的更小腔长度调制。

55、在简单示例中，腔长变化曲线可以对应于腔长度从初始值到限定的最终值的线性增加和回到初始值的线性减少。初始值和/或最终值可能受到一个或多个偏移的影响。然而，纵向方向上更复杂的轨迹也是可能的。

56、根据多个实施方式，与该序列横向位移中的第一横向位移相关的第一腔长度变化曲线不同于与该序列横向位移中的第二横向位移相关的第二腔长度变化曲线。

57、在一些实施方式中，第一腔长变化曲线与第二腔长变化曲线相差恒定偏移量，特别是仅相差恒定偏移量。

58、根据多个实施方式，样品相对于光学腔的横向运动由样品载体相对于光学腔的横向中心沿着第一横向方向在样品载体相对于光学腔的横向中心沿着第二横向方向的预定第一位置处的该序列横向位移来定义，第二横向方向垂直于光学腔的纵向方向，并且特别地不同于第一横向方向，例如正交于第一横向方向。

59、例如，第一横向方向可被认为是行方向或扫描行方向，其中第二横向方向上的不同位置定义要扫描的不同行。例如，第一横向方向可以是x方向，第二横向方向可以是对应的y方向，纵向方向可以是笛卡尔坐标系的对应的z方向。

60、根据多个实施方式，存储定义样品在预定进一步时间间隔期间相对于光学腔的进一步横向运动和腔长度在该进一步时间间隔期间以时间同步方式的进一步变化的进一步描述。其中，样品相对于光学腔的进一步横向运动由样品载体相对于光学腔的横向中心沿第一横向方向在样品载体相对于光学腔的横向中心沿第二横向方向的预定第二位置处的预定进一步序列横向位移来定义。

61、换句话说，虽然描述定义由沿着第二横向方向的第一位置给出的第一扫描行的横向运动和腔长度的变化，但进一步描述定义沿着第一横向方向的横向运动和由沿着第二横向方向的第二位置给出的第二扫描行的腔长度的相应的进一步变化。关于该描述的解释类似地适用于进一步描述。此外，可以定义沿着第二横向方向的一个或多个特别是大量进一步位置，并且可以存储相应的进一步描述，使得对于每个扫描行，存储相应的描述。

62、注意，沿着第二横向方向的位置也可被认为是相对位置或位移。特别地，不一定需要知道沿着第二横向方向的绝对位置。进一步序列横向位移可以例如对应于沿着第一横向方向的该序列横向位移。然而，对应的腔长度变化曲线不仅对于沿着第一横向方向的不同横向位移可以彼此不同，而且对于沿着第二横向方向的不同位置也可以彼此不同。这允许更有效地补偿空间和/或时间漂移。

63、根据多个实施方式，当横向运动和腔长度的变化在时间间隔期间完成时，致动器系统被触发以移动样品载体和/或该对镜子中的至少一个镜子，从而根据所存储的进一步描述实现样品在进一步时间间隔期间相对于光学腔的进一步横向运动和腔长度在进一步时间间隔期间的进一步变化。

64、特别地，对于每个扫描行，单独的触发信号可以用于触发致动器系统。

65、根据多个实施方式，在时间间隔期间横向运动和腔长度的变化的触发导致致动器系统移动样品载体和/或该对镜子中的至少一个镜子，以当时间间隔期间的横向运动和腔长度的变化完成时，根据所存储的进一步描述实现样品在进一步时间间隔期间相对于光学腔的进一步横向运动和腔长度在进一步时间间隔期间的进一步变化。

66、换句话说，单个触发信号用于实现横向运动和腔长度变化，以及进一步横向运动和进一步腔长度变化。这样，测量速度甚至可以进一步提高。

67、根据多个实施方式，所述序列横向位移包括至少30个不同的横向位移或至少100个不同的横向位移或至少1000个不同的横向位移。

68、例如，该序列横向位移所包含的横向位移的总数可以在区间[30，10000]内，或者在区间[100，1000]内，或者在区间[200，10000]内。

69、这同样适用于进一步序列横向位移，并且如果适用的话，适用于所有其他扫描行。

70、根据多个实施方式，该序列横向位移的最大横向位移和该序列横向位移的最小横向位移之间的差为至少5μm或至少50μm或至少200μm。

71、例如，最大横向位移和最小横向位移之间的差可以是至多500μm或至多5mm。

72、在优选实施方式中，待扫描的每长度的该序列横向位移中的不同横向位移数量位于区间[1/μm，10/μm]内。

73、其中，要扫描的长度由最大横向位移和最小横向位移之间的差给出。

74、根据多个实施方式，对于该序列横向位移中的每个，传感器数据集包括至少10个不同腔长度或至少1000个不同腔长度或至少105个不同腔长度或至少107个不同腔长度的相应数据或数据点。例如，光源的带宽越窄，腔长度数量可能越大。

75、例如，对于该序列横向位移中的每个，传感器数据集包括至多108个不同腔长度的相应数据或数据点。

76、根据多个实施方式，对于该序列横向位移中的每个，根据腔长度的变化的最大腔长度和根据腔长度的变化的最小腔长度之间的差是至多1000nm或至多500nm或至多100nm或至多1nm或至多100μm。

77、例如，最大腔长度和最小腔长度之间的差可以为至少1nm。

78、根据多个实施方式，每个腔长度扫描范围的数据点数量位于区间[0.1/nm，107/nm]内。

79、每个腔长度扫描范围的数据点的确切数量可能显著取决于调制宽度，因此所述范围相当大。

80、其中，腔长度扫描范围由最大腔长度和最小腔长度之间的差给出。

81、时间间隔的持续时间例如等于或短于10μs，例如等于或短于500ms，优选地等于或短于200ms，例如等于或短于100ms。第一时间间隔的最小持续时间例如可以是10ms。

82、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如借助于评估电路，以空间分辨方式确定表征或影响样品对引入光的吸收的量。

83、表征或影响吸收的量例如可以是吸收系数、衰减系数、吸收截面、吸收率等。

84、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如通过评估电路，以空间分辨方式确定表征或影响样品对引入光的散射的量。

85、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如借助于评估电路，以空间分辨方式确定表征或影响样品引入光的消光的量。

86、消光可以理解为吸收和散射的综合效应。取决于样品的结构，例如颗粒尺寸，散射效应可以忽略或者与吸收相当，或者甚至是主要的。

87、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如借助于评估电路，以空间分辨方式确定表征样品中的物质浓度的量。该浓度可以例如从样品对引入光的相应吸收或消光中导出。

88、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如通过评估电路，以空间分辨方式确定表征样品的受激发射的量。受激发射可以例如由引入光激发。

89、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如通过评估电路，以空间分辨方式确定表征样品的荧光发射的量。荧光可以例如由引入光引起。

90、根据多个实施方式，根据传感器数据集，例如借助于评估电路，以空间分辨方式确定表征样品和引入的光之间的耦合强度的量。

91、空间分辨率可被认为是在第一和/或第二横向方向上的一维或二维空间分辨率。然而，如上所述，三维空间分辨率也是可能的。

92、作为确定表征或影响引入光吸收的量的结果，特别地，可以生成一维图形表示或二维图像表示或二维图或三维图像表示或三维图。

93、根据本发明的另一方面，提供了一种用于执行样品的腔增强显微术的光学传感器系统，特别是通过使用根据本发明的用于腔增强显微术的方法。光学传感器系统包括一对相对的镜子，其被设计和可布置成形成光学腔，其中光学腔的可变腔长度由该对镜子之间的可变距离给出。光学传感器系统包括样品可放置在其上的样品载体，其中样品载体由该对镜子中的一个镜子形成或者布置在该对镜子之间。光学传感器系统包括存储描述的存储设备，该描述以时间同步的方式定义样品在预定时间间隔期间相对于光学腔的横向运动和腔长度在该时间间隔期间以时间同步方式的变化。

94、光学传感器系统包括致动器系统，其布置和配置成改变该对镜子之间的距离，特别是为了改变腔长度，并且相对于光学腔横向移动样品载体。光学传感器系统包括控制电路，其配置为从存储设备读取存储的描述，并触发致动器系统移动样品载体和/或该对镜子中的至少一个镜子，以根据存储的描述实现样品在时间间隔期间相对于光学腔的横向运动以及腔长度在时间间隔期间的变化。光学传感器系统包括光源，其可布置和配置成在横向运动和腔长度变化期间将光引入光学腔中。光学传感器系统包括至少一个光学检测器，其可布置和配置成检测引入光的透射部分和/或引入光的反射部分和/或引入光的散射部分和/或响应于引入光从光学腔发射的光部分。光学传感器系统包括评估电路，其配置成根据检测到的透射部分和/或检测到的反射部分和/或检测到的散射部分和/或从光学腔发射的检测到的光部分来生成传感器数据集。

95、评估电路和控制电路可以例如通过相应的计算单元彼此单独实现。然而，在替代实施方式中，控制电路可以包括评估电路，反之亦然。特别地，相应的计算单元可以包括控制电路和评估电路。

96、致动器系统尤其包括至少一个第一致动器，其耦合到该对镜子中的第一镜子和/或该对镜子中的第二镜子，以便改变镜子之间的距离来改变腔长度。致动器系统还包括至少一个第二致动器，其耦合到该对镜子中的至少一个镜子和/或样品载体，以沿着第一和/或第二横向方向相对于光学腔移动样品载体。

97、特别地，如果样品载体对应于一对镜子中的一个，特别是第二镜子，则至少一个第二致动器可以移动第一镜子，而第二镜子是静止的，反之亦然。另一方面，如果样品载体被实现为布置在第一和第二镜子之间的单独样品载体，则至少一个第二致动器可以移动样品载体，同时第一和第二镜子保持静止，或者可以移动第一和第二镜子，同时样品载体保持静止或者可以移动第一镜子，同时样品载体和第二镜子保持静止，或者可以移动第二镜子，同时第一镜子和样品载体保持静止。

98、致动器系统还可以包括致动器控制电路，其配置成产生用于至少一个第一致动器和/或至少一个第二致动器的相应控制信号，以实现样品载体相对于光学腔的移动和/或改变一对光学镜子之间的距离。特别地，控制电路可以包括用于提供触发信号的时钟发生器，或者可以基于时钟发生器或时钟发生器的输出，特别是时钟发生器的时钟信号，产生触发信号。控制电路可以向致动器控制信号提供单个触发信号，以通过相应地产生相应的控制信号来触发致动器系统。

99、至少一个第一致动器和/或至少一个第二致动器可以例如被实现为相应的压电致动器。特别地，相应控制信号可以对应于电压信号，特别是时间相关的控制电压，以控制相应致动器。

100、在一些实施方式中，致动器控制电路也可以是控制电路的一部分。

101、根据光学传感器系统的多个实施方式，该对镜子中的第一镜子包括第一镜子表面，并且该对镜子中的第二镜子包括与第一镜子表面相对的第二镜子表面，特别是当形成光学腔时。

102、根据多个实施方式，第一镜子表面是凹面镜子表面。例如，第一镜子表面由光纤的端面形成，特别是由涂覆有反射涂层的光纤端面形成，第二镜子表面是平面镜子表面。样品载体由第二镜子形成。

103、根据多个实施方式，第一镜子表面是特别由光纤的端面形成的凹面镜子表面，第二镜子表面是平面镜子表面，其中样品载体布置在第一镜子表面和第二镜子表面之间，并且特别地被实现为单独样品载体。

104、根据多个实施方式，第一镜子表面由第一光纤的端面形成，并且特别是凹面，第二镜子表面由第二光纤的端面形成，并且特别是凹面，其中样品载体布置在第一镜子表面和第二镜子表面之间。

105、根据多个实施方式，光源布置成将光耦合到第一光纤或第二光纤中，以将光引入到光学腔中。

106、根据多个实施方式，致动器系统包括至少一个第一致动器，其耦合到第一镜子和/或第二镜子，并且配置成改变该对镜子之间的距离，特别是当由致动器控制电路相应地控制时。

107、根据多个实施方式，致动器系统包括至少一个第二致动器，其耦合到第一镜子和/或第二镜子，并且配置为相对于第二镜子横向移动第一镜子，特别是为了相对于光学腔移动样品载体。

108、在样品载体由第二镜子形成的情况下，这种实施方式尤其有益。然而，如果样品载体被实现为单独样品载体，也可以使用这样的实施方式。特别地，如果第一镜子表面是凹面，第二镜子表面是平面，并且样品载体由第二镜子形成，则至少一个第二致动器可以配置和耦合以相对于彼此移动第一镜子或第二镜子。

109、另一方面，在第一镜子表面是凹面而第二镜子表面是平面并且样品载体被实现为布置在第一和第二镜子之间的单独样品载体的情况下，至少一个第二致动器可以耦合到第一镜子，特别是耦合到第一光纤，并且配置为移动第一镜子，同时样品载体和第二镜子保持静止。

110、例如，在第一镜子表面是凹面并且第二镜子表面也是凹面的情况下，特别地，第一镜子由第一光纤的端面形成，第二镜子由第二光纤的端面形成，并且样品载体被实现为单独样品载体，至少一个第二致动器可以耦合到第一镜子和第二镜子，特别是第一光纤和第二光纤，并配置成一起移动第一镜子和第二镜子，而样品载体保持静止。

111、在替代实施方式中，致动器系统包括至少一个第三致动器，其耦合到样品载体并配置为相对于光学腔移动样品载体。代替或除了至少一个第二致动器之外，可以提供至少一个第三致动器。

112、根据多个实施方式，第二镜子表面是平面，并且第二镜子包括布拉格反射器。

113、根据本发明的光学传感器系统的进一步实施方式直接来自根据本发明的方法的各种实施例，反之亦然。特别地，与根据本发明的方法的各种实施方式相关的各个特征和相应解释可以类似地转移到根据本发明的光学传感器系统的相应实施方式。特别地，根据本发明的光学传感器系统被设计或编程为执行根据本发明的方法。特别地，根据本发明的光学传感器系统执行根据本发明的方法。

114、特别地，评估电路和/或控制电路和/或致动器控制电路可以分别实现为一个或多个计算单元，或者可以分别由一个或多个计算单元构成。计算单元，也可以表示为计算电路，尤其可以理解为包括处理电路的数据处理设备。计算单元因此可以特别地处理数据以执行计算操作。这也可以包括对数据结构例如查找表lut执行索引访问的操作。

115、特别地，计算单元可以包括一个或多个计算机、一个或多个微控制器和/或一个或多个集成电路，例如一个或多个专用集成电路asic、一个或多个现场可编程门阵列fpga和/或一个或多个片上系统soc。计算单元还可以包括一个或多个处理器，例如一个或多个微处理器、一个或多个中央处理单元cpu、一个或多个图形处理单元gpu和/或一个或多个信号处理器，特别是一个或多个数字信号处理器dsp。计算单元还可以包括计算机或其他所述单元的物理或虚拟集群。

116、在各种实施例中，计算单元包括一个或多个硬件和/或软件接口和/或一个或多个存储器单元。

117、也称为存储设备或存储电路的存储单元可被实现为易失性数据存储器，例如动态随机存取存储器dram或静态随机存取存储器sram，或者被实现为非易失性数据存储器，例如只读存储器rom、可编程只读存储器prom、可擦除可编程只读存储器eprom、电可擦除可编程只读存储器eeprom、闪存或闪速eeprom、铁电随机存取存储器fram、磁阻随机存取存储器mram或相变随机存取存储器。

118、如果在本公开中提到，根据本发明的光学传感器系统的部件，特别是光学传感器系统的控制电路或评估电路或计算单元，适于、配置或设计成等执行或实现特定功能、实现特定效果或服务于特定目的，这可被理解为使得该部件除了可用于或适合于该功能之外的原则上或理论上的效果或目的，是通过相应的改编、编程、物理设计等，具体地和实际地能够执行或实现该功能、实现该效果或服务于该目的。

119、根据权利要求、附图和附图说明，本发明的进一步特征是显而易见的。本发明不仅可以在所述的相应组合中，还可以在其他组合中包括上述描述中提到的特征和特征组合，以及下面附图描述中提到的和/或附图中示出的特征和特征组合。特别地，不具有最初表述的权利要求的所有特征的实施例和特征组合也可被本发明包括。此外，本发明可以包括超出或偏离权利要求叙述中阐述的特征组合的实施例和特征组合。

120、在下文中，将参照具体的示例性实施方式和相应的示意图详细解释本发明。在附图中，相同或功能相同的元件可以用相同的附图标记表示。对于不同的附图，相同或功能相同的元件的描述没有必要重复。