用于光学相干断层摄影的柔性波导制造技术

提供了用于对样品进行深度分辨成像的系统和方法。用于对样品进行深度分辨成像的系统包括：基本柔性材料的衬底，设置于所述衬底上的多个波导，设置于所述多个波导远端的光学元件，以及一个或多个干涉仪。通过柔性衬底上的光学元件和多个波导，在光向一个或多个干涉仪传播的路径上，从样品收集光。干涉仪被配置成组合基准光与所述多个波导的至少一部分接收的光以分辨来自所述样品一个或多个深度的贡献。该系统还包括耦合于所述多个波导和所述一个或多个干涉仪之间的光引导元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学相干断层摄影的柔性波导
本文描述的实施例涉及光学相干断层摄影领域。
技术介绍
光学相干断层摄影(OCT)是一种用于观察样品不同深度层的成像技术。可以组合多层以创建样品表面和直到几毫米深度的三维图。OCT成像系统一般逐条线地收集样品结构的信息。每条线扫描(也称为A扫描)都从样品的区域提供一维深度信息。通过在整个样品内横向扫描光束并且然后对几个A扫描分组，可以形成样品的二维和三维模型。常规上是通过光学元件的机械运动来进行扫描的。
技术实现思路
这里的实施例描述了柔性衬底的使用，该柔性衬底包括多个用于OCT系统的波导。 在实施例中，一种用于对样品进行深度分辨成像的系统包括:基本柔性材料的衬底，设置于所述衬底上的多个波导，设置于所述多个波导远端的光学元件，以及一个或多个干涉仪，其被配置成组合基准光与所述多个波导的至少一部分接收的光以分辨来自样品给定深度的贡献。该系统还包括耦合于所述多个波导和所述一个或多个干涉仪之间的光引导元件。 在另一实施例中，一种用于对样品进行深度分辨成像的系统包括:基本柔性材料的衬底，设置于所述衬底上的多个波导，设置于所述多个波导远端的光学元件，以及一个或多个干涉仪，其被配置成组合基准光与所述多个波导的至少一部分接收的光以分辨来自所述样品多个深度的贡献。该系统还包括耦合于所述多个波导和所述一个或多个干涉仪之间的光引导兀件。 一种制造光学相干断层摄影系统的示例方法包括将半导体材料层结合到柔性材料层。该半导体材料层进一步被减薄到小于10微米的厚度。该方法包括对所述半导体材料层进行构图以形成结合到所述柔性材料层的多个波导。该方法还包括:弯折结合了多个波导的所述柔性材料层；以及将弯折的柔性材料上的所述多个波导耦合到用于执行光学相干断层摄影的一个或多个干涉仪。 另一种制造光学相干断层摄影系统的示例方法包括对SOI晶片的器件层中的半导体材料层构图以形成多个波导，以及在所述器件层中形成的所述多个波导上方沉积第一柔性材料层。该SOI晶片包括具有器件层、掩埋氧化物层和基板层的层结构。蚀刻基板层以基本去除基板层，接着通过蚀刻掩埋氧化物层以基本去除掩埋氧化物层。在所述多个波导上方沉积第二柔性材料层，从而在所述第一和第二柔性材料层之间夹置所述多个波导，以形成柔性光学线路。该方法还包括:弯折所述柔性光学线路；以及将弯折的柔性光学线路上的所述多个波导耦合到用于执行光学相干断层摄影的一个或多个干涉仪。 【附图说明】 被并入本说明书并构成其一部分的附图例示了本专利技术的实施例，并与描述一起进一步用于解释和例示本专利技术，并使相关领域的技术人员能够做出和利用本专利技术。 图1A-D示出了根据实施例的柔性衬底上的多个波导和弯折衬底的示例。 图2A-D示出了根据实施例的导管末端的各种视图。 图3示出了根据实施例的OCT系统的方框图。 图4示出了根据实施例的示例方法。 图5示出了根据实施例的示例方法。 【具体实施方式】 尽管论述了具体的配置和布置，但应当理解这样做仅仅是为了例示的目的。相关领域的技术人员将认识到，可以使用其他配置和布置而不脱离本专利技术的精神和范围。对于相关领域的技术人员显而易见的是，也可以在多种其他应用中采用本专利技术。 要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等，表示所述实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指相同的实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施例实现这样的特征、结构或特性在本领域的技术人员的知识范围之内。 可以利用大量光波导从样品上的多个点收集光，来实现对OCT扫描器中机械运动需求的满足。以前，波导是在平面光波导(PLC)中制造的。PLC还可以包括有源元件，以在不同波导之间切换光的路径或调制光的频率。不过，在PLC中制造的波导根据其定义都是共面的。这阻碍了基于PLC的OCT系统用于需径向或锥形扫描的应用(例如内窥镜检查)。此外，常见的内窥镜或导管探头可能小于3mm，这限制了沿PLC边缘可以使用的波导的数量。 在本专利技术的实施例中，波导提供于柔性衬底上。柔性衬底允许将波导卷曲或弯折成各种形状并更有效率地填充给定区域。例如，可以将柔性衬底卷曲成紧密的螺旋形或层层折叠成手风琴型形状。一旦将柔性衬底处置成特定形式，就可以将其放入外壳或任何其他类型的封装中加以保护并帮助衬底保持其形状。例如，可以将柔性衬底卷曲并接下来放入内窥镜的圆柱形外壳中，以在外壳之内提供波导的致密阵列。 图1A示出了包括多个波导104的柔性衬底102的示例。柔性衬底可以是聚合物，例如，但不限于，聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚对二甲苯。柔性衬底也可以是薄的半导体材料。柔性衬底102可以是充分柔性的，以便卷曲或弯折而不会撕破。 柔性衬底102被配置成适应于可能对不同应用有用的各种形状。一旦在柔性衬底102上实现，然后就可以通过不共面的方式布置波导104，同时仍然允许聚焦光学器件根据任何期望的采样模式引导来自不同波导104的光。 波导104可以由单一聚合物材料制成或者可以包括聚合物材料的组合。例如，波导104可以由SU-8、PMMA、PDMS等任一种制成。波导104也可以由半导体材料(例如硅、或诸如砷化镓或磷化铟的II1-V族半导体材料)制成。应当理解，半导体材料中可以存在杂质或其他材料组合，例如三元或四元化合物。 波导104可以制造于柔性衬底102的表面上。表面构图可以涉及多种光刻掩蔽和蚀刻技术。蚀刻技术的一些示例包括反应离子蚀刻、感应耦合等离子体蚀刻以及湿法化学蚀刻。在另一实施例中，可以通过体微加工形成波导104，其中将波导104的材料结合到柔性衬底102，接下来减薄到低于100微米的最终厚度。可以将更小的单模或接近单模波导减薄到低于10微米或低于I微米的最终厚度。在一个实施例中，波导104的最终厚度大约为3微米。减薄流程的示例包括化学机械抛光、体湿法蚀刻和利用诸如氙二氟化物的活性气体蚀刻。可以通过引入具有适当抗张强度但仍有充分柔性的承载层来确保结构完整性。本领域的技术人员会理解，可以使用其他晶片级的衬底转移工艺将形成为光学器件层的波导转移到诸如衬底10的膜上。 在另一个示例中，波导104可以嵌入柔性衬底102之内。由于每个波导周围是相同或相似的包覆材料，所以嵌入波导104可以在波导之内提供更好的光学模式包含。在波导104附近可以将衬底102分层以便嵌入波导104。在另一个示例中，波导104可以是半导体层的掺杂区域，在掺杂层上方沉积顶部半导体层以嵌入波导104。可以利用化学气相沉积技术外延生长或沉积半导体层。 波导104可以设置于衬底102上或衬底102之内，使得所有波导都彼此平行。在波导104设置于半导体或塑料衬底的层上时，它们能够生成柔性光学集成电路。 图1B-D示出了可以将衬底102弯折成不同形状的各种方式。图1B示出了被卷绕成圆柱形的衬底102，其包含嵌入的波导104。图1C示出了衬底102，其自身被卷绕以生成螺旋模式的波导104。图1D示出了被折叠以生成分层模式的衬底102。在需要进行圆形或锥形扫描时，衬底102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对样品进行深度分辨成像的系统，包括：基本柔性材料的衬底；设置于所述衬底上的多个波导；设置于所述多个波导的远端的光学元件；一个或多个干涉仪，其被配置成组合基准光与由所述多个波导的至少一部分接收的光以分辨来自所述样品的给定深度的贡献；以及耦合于所述多个波导和所述一个或多个干涉仪之间的光引导元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.07 US 61/596,0851.一种用于对样品进行深度分辨成像的系统，包括: 基本柔性材料的衬底； 设置于所述衬底上的多个波导； 设置于所述多个波导的远端的光学元件； 一个或多个干涉仪，其被配置成组合基准光与由所述多个波导的至少一部分接收的光以分辨来自所述样品的给定深度的贡献；以及 耦合于所述多个波导和所述一个或多个干涉仪之间的光引导元件。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底为聚合物。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述聚合物为PDMS。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述聚合物为聚对二甲苯。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底为柔性半导体。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个波导由硅、砷化镓、磷化铟和聚合物中的至少一种构成。7.根据权利要求 1所述的系统，还包括光复用器，其被配置成将来自所述光引导元件的光的路径切换到所述多个波导中的一个或多个。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底被配置成卷绕成基本圆柱形形状。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述衬底设置于基本圆柱形外壳之内。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学元件包括一个或多个反射镜。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学元件包括一个或多个透镜。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述一个或多个透镜中的至少一个是梯度折射率透镜。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述深度分辨成像包括光学相干断层摄影(OCT)。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述光引导元件是光纤。15.一种用于对样品进行深度分辨成像的系统，包括: 基本柔性材料的衬底； 设置于所述衬底上的多个波导； 设置于所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·路比古文奥，E·马伽罗巴尔巴斯，
申请(专利权)人：梅德路米克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES