用于光耦合的集成靶点波导器件和系统技术方案

提供了集成靶点波导器件和包括该器件的光学分析系统。靶点器件包括光耦合器，其光耦合到集成波导并且被配置为通过自由空间，特别是通过低数值孔径接口接收来自光源的光输入。该器件和系统可用于大量、高密度的高度多路复用光学反应的分析，包括诸如核酸测序反应的生物化学反应。该器件提供了光激发能量从光源到光学反应的高效且可靠的耦合。因此可以以高灵敏度和分辨率来测量从反应中发出的光信号。这些器件和系统非常适合小型化和高通量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光耦合的集成靶点波导器件和系统相关申请的交叉引用本申请要求2015年6月12日提交的美国临时申请No.62/175,139的优先权，其公开内容通过引用其全部合并于此。
技术介绍
随着多路复用光学分析系统持续小型化、大规模和大功率，开发能够向这种系统传送光能的改进系统的需求变得更加重要。例如，在美国专利申请公开No.2008/0128627和No.2012/0085894号中描述了包括用于照射纳米级样品的集成波导的高度多路复用分析系统。在美国专利申请公开No.2012/0014837、No.2012/0021525和No.2012/0019828中描述了用于分析纳米级样品(包括照射和检测这些样品)的其他光学系统。在美国专利申请公开No.2014/0199016和No.2014/0287964中描述了用于高度多路复用分析的额外的纳米级照明系统。在传统的光学系统中，通常采用光具组来引导、聚焦、滤光、分束、分离和检测到达样品材料的光以及来自样品材料的光。这样的系统通常采用各种不同的光学元件来引导、改变和以其他方式操纵进入反应区域的光和离开反应区域的光。这样的系统通常是复杂且昂贵的，并且往往具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成靶点波导器件，包括：光耦合器；以及集成波导，其光耦合到所述光耦合器；其中，所述光耦合器是低数值孔径耦合器；并且其中，所述光耦合器的尺寸至少为100μm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.12 US 62/175,1391.一种集成靶点波导器件，包括：光耦合器；以及集成波导，其光耦合到所述光耦合器；其中，所述光耦合器是低数值孔径耦合器；并且其中，所述光耦合器的尺寸至少为100μm2。2.根据权利要求1所述的靶点波导器件，其中，所述光耦合器具有不大于0.10的数值孔径。3.根据权利要求1所述的靶点波导器件，其中，所述光耦合器是光栅耦合器。4.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有闪耀式刻蚀。5.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有顶侧刻蚀。6.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有底侧刻蚀。7.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有双侧刻蚀。8.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有覆盖层。9.根据权利要求8所述的靶点波导器件，其中，所述覆盖层是氮化硅层或碳化硅层。10.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有双侧刻蚀和覆盖层。11.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器是啁啾的。12.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器是光束聚焦耦合器。13.根据权利要求12所述的靶点波导器件，其中，所述光束聚焦耦合器包括锥形波导区域。14.根据权利要求12所述的靶点波导器件，其中，所述光束聚焦耦合器包括平板波导区域。15.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有约365nm到约380nm的光栅周期。16.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有约2.05μm至约2.2μm的掩埋氧化物厚度。17.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有约0.47至约0.52的占空比。18.根据权利要求3所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有约125nm到约145nm的刻蚀深度。19.根据权利要求1所述的靶点波导器件，还包括位于所述光耦合器下方的反射层。20.根据权利要求19所述的靶点波导器件，其中，所述反射层是金属层。21.根据权利要求1所述的靶点波导器件，还包括与所述光耦合器热接触的热扩散层。22.根据权利要求21所述的靶点波导器件，其中，所述热扩散层位于所述光耦合器的正下方。23.根据权利要求21所述的靶点波导器件，其中，所述热扩散层包括导热材料。24.根据权利要求23所述的靶点波导器件，其中，所述导热材料是金属。25.根据权利要求24所述的靶点波导器件，其中，所述金属是铝。26.根据权利要求21所述的靶点波导器件，其中，所述热扩散层的厚度为20nm至500nm。27.根据权利要求26所述的靶点波导器件，其中，所述热扩散层的厚度为50nm至250nm。28.根据权利要求1所述的靶点波导器件，还包括对准特征。29.根据权利要求28所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括对准耦合器。30.根据权利要求29所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括多个对准耦合器。31.根据权利要求28所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括参考标记。32.根据权利要求31所述的靶点波导器件，其中，所述参考标记包括基准区域或图案化区域。33.根据权利要求1所述的靶点波导器件，包括多个光耦合器和光耦合到所述多个光耦合器的多个集成波导。34.根据权利要求33所述的靶点波导器件，其中，所述器件包括光耦合到至少四个光耦合器的至少四个集成波导。35.根据权利要求1所述的靶点波导器件，还包括光耦合到所述集成波导的多个纳米级样品孔。36.根据权利要求35所述的靶点波导器件，其中，所述器件包括光耦合到所述集成波导的至少100个纳米级样品孔。37.根据权利要求35所述的靶点波导器件，其中，所述多个纳米级样品孔含有DNA聚合酶。38.一种集成靶点波导器件，包括：光耦合器；集成波导，其光耦合到所述光耦合器；以及至少一个对准特征；其中，所述光耦合器是低数值孔径耦合器；并且其中，所述光耦合器的尺寸至少为100μm2。39.根据权利要求38所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括对准耦合器。40.根据权利要求39所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括多个对准耦合器。41.根据权利要求38所述的靶点波导器件，其中，所述对准特征包括参考标记。42.根据权利要求41所述的靶点波导器件，其中，所述参考标记包括基准区域或图案化区域。43.根据权利要求38所述的靶点波导器件，其中，所述光耦合器具有不大于0.10的数值孔径。44.根据权利要求38所述的靶点波导器件，其中，所述光耦合器是光栅耦合器。45.根据权利要求44所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有闪耀式刻蚀。46.根据权利要求44所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有顶侧刻蚀。47.根据权利要求44所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有底侧刻蚀。48.根据权利要求44所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有双侧刻蚀。49.根据权利要求44所述的靶点波导器件，其中，所述光栅耦合器具有覆盖层。50.根据权利要求49所述的靶点波导器件，其中，所述覆盖层为氮化硅层或碳化硅层。51.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王赏，马蒂厄·福奎特，保罗·伦德奎斯特，阿龙·鲁利森，马克·麦克唐纳，阿里尔·赫尔曼，
申请(专利权)人：加利福尼亚太平洋生物科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US