植入式光学传感器制造技术

一种植入式光学传感器(1)，所述光学传感器(1)包括基板(2)以及与基板(2)集成的用于渐逝场感测的至少一个光学微结构(3)，所述至少一个光学微结构(3)被定位以在基板(2)的表面(5)的一部分上形成光学相互作用区域(4)，所述光学组件(1)还包括至少覆盖光学相互作用区域(4)的薄保护层(6)，薄保护层(6)处于具有防腐蚀特性的预定材料中且具有预定厚度，以免影响渐逝场感测。

Implantable optical sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】植入式光学传感器专利
本专利技术涉及一种包括基板以及与基板集成的至少一个光学微结构的光学组件。光学微结构被定位以在基板表面的一部分上形成光学相互作用区域。在另一方面，本专利技术涉及一种制造光学组件的方法。
技术介绍
国际专利公开WO2011/029886公开了一种用于感测诸如葡萄糖的物质的传感器。传感器可植入生物体内。传感器包括光子集成电路，例如，基于硅光子学的辐射处理器，用于光谱处理与样品相互作用的辐射。US2006/0251357A1公开了一种光学部件，所述光学部件包括波导结构以及用于将波导结构光学耦接到另一光学部件的耦接元件。波导结构和耦接元件附接在公共基板上。耦接元件包含反射的弯曲表面，用于同时改变在波导结构与光学部件之间传播的光的传播方向和波阵面的形状。利用覆盖层描述示例，所述覆盖层用于保护光导芯层和耦接元件免受诸如污染、湿气或损坏的外部影响，并且用于使其与周围环境光学隔离。固化条件下覆盖层的典型厚度介于10μm与500μm之间。US2007/0081758A1公开了一种光学波导型生化传感器芯片，包括：光束透射基板，所述光束透射基板至少具有允许光束照射到内部的第一光学元件以及从内部发射光束的第二光学元件；光学波导层，所述光学波导层形成在其上形成有第一和第二光学元件中的至少一者的基板的主表面上、具有3-300μm的厚度并且由具有比基板材料更高折射率的聚合物树脂材料制成；以及传感膜，所述传感膜形成在光学波导层上并产生反应产物，所述反应产物具有响应引入的样品吸收光束或光束的渐逝波的能力。传感膜形成在位于光栅之间的区域中，并且在所述区域中不形成保护膜。US2010/0016928A1公开了一种植入式集成电路结构，例如集成电路(IC)芯片、植入式脉冲发生器、具有多个IC芯片的设备，其中一个芯片包含电子电路，另一芯片具有光学传感器或发射器等。所述结构包括用于气密密封电路层的共形薄膜密封层。密封层是薄膜涂层，其厚度使得基本上不会增加与其相关的结构的总体积。公开了厚度的范围为约0.1μm至约10.0μm。US2016/0103065A1公开了一种用于认证对象的认证装置，包括被配置来接收入射光并由入射光产生表面等离激元的输入耦合器，以及被配置来基于表面等离激元输出散斑图案的输出耦合器。认证装置包括多层结构，所述多层结构包括金属膜以及介电膜。输入耦合器设置在多层结构的第一区域中，并且输出耦合器设置在多层结构的第二区域中。介电膜可以形成在金属膜上并可被配置来保护金属膜。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种光学组件，特别适用于用于与流体直接和长时间接触的应用，这种应用会随着时间的推移而不利地影响光学组件的光学性能和使用寿命，例如，植入式光学组件的情况。在另一方面，本专利技术旨在提供一种光学组件，特别适用于涉及光子集成电路的应用。这种光子集成电路是本领域技术人员已知的。根据本专利技术，提供了一种如上所述的光学组件，还包括至少覆盖光学相互作用区域的保护层。在操作期间，例如，当光学组件体现为植入式光学传感器时，光学相互作用区域与流体直接和长时间接触。保护层有效地屏蔽光学相互作用区域，且更具体地保护光学组件的光学微结构以免在使用期间劣化，而不会不利地影响其光学性质，例如折射率、吸收等。本文提出的保护层的实施方式随着时间的推移，使光学微结构与光学组件的环境相互作用，而不改变所需的光学功能。更具体地，即使保护层可能稍微影响光学组件的整体光学性能(例如波导的有效折射率)，但影响足够小，以保持光学微结构的引导能力，例如，传感原理。在另一方面，本专利技术涉及一种制造光学组件的方法，例如，根据本文描述的任一实施方式的光学组件。方法包括提供具有集成光学微结构的基板，所述集成光学微结构形成光学相互作用区域，以及至少在光学相互作用区域上提供保护层。由于可以使用已知的且与光学组件的其他元件的制造步骤兼容的沉积技术施加保护层，因此所述方法可以实施为高效且成本有效的制造方法。附图简要说明下面将参考附图更详细地论述本专利技术，其中：图1示出了根据本专利技术第一实施方式的光学微结构组件的示意性横截面示意图；图2示出了根据本专利技术第二实施方式的光学微结构组件的示意性横截面示意图；图3示出了根据本专利技术第三实施方式的光学微结构组件的示意性横截面示意图；图4示出了根据本专利技术另一实施方式的光学微结构组件的示意性横截面示意图；图5示出了本专利技术的光学组件的又一实施方式的横截面示意图；以及图6示出了本专利技术的光学组件的又一实施方式的横截面示意图。实施方式说明本专利技术通常涉及光学微结构在许多应用中的用途，包括需要光学微结构表面与不利环境的直接和/或长期相互作用的光学组件。这些光学结构被配置来例如通过波导结构引导辐射，被引导的辐射的渐逝尾部与环境相互作用。图1示出了根据本专利技术的光学组件1的第一实施方式的示意性横截面示意图。光学组件1包括基板2以及与基板2集成的光学微结构3。光学微结构3被定位以在基板2的表面5的一部分上形成光学相互作用区域4。光学微结构3是例如在基板2中完全或部分地嵌入、集成或图案化并与环境直接光学接触。光学组件1还包括至少覆盖光学相互作用区域4的保护层6。在图1所示的实施方式中，光学微结构3包括设置在基板2顶部并由(薄)保护层6覆盖的多个波导结构。因此，来自光学微结构3的渐逝波仍然可以与光学相互作用区域4中的环境光学地相互作用。虽然光学微结构3中的大部分光被限制在引导层内，但是小部分光(称为渐逝场)延伸到外部介质中。渐逝场用于与环境相互作用，例如，捕获、感测、激发。随着距波导表面的距离增加，此渐逝场呈指数下降。例如，在传感应用的情况下，光学模式的渐逝尾部的变化改变了引导模式的有效折射率或其幅度，其可以分别用作感测手段，称为渐逝场感测。腐蚀是一种化学-物理过程，其中初始化学成分中的材料与来自相邻材料或周围环境(固体、液体、气体或其组合)的次级元素发生化学反应，从而降低其在给定的环境条件下(压力、体积、温度)的焓或热力学可用能量(吉布斯自由能)。所得化合物的化学活性大多低于原始材料状态(对给定环境条件是化学惰性的)。如果化合物形成是连续的，则腐蚀最终会降低初始材料的初始性质。驱动力可以从材料或其环境或组合发起。从能量的观点来看，系统(例如材料或材料组合物)为了获得最小自由能，与其针对产品的环境进行反应，所述产品表现出比系统中的离析物更低的自由能。在腐蚀反应期间，反应产物具有不同的化学性质，但与其单独的离析物相比具有不同的物理性质。例如，经历氧化反应的金属将其能量降低至化学活性较低的金属氧化物。这涉及其底层量子结构的变化，导致带隙的变化及其诸如传导、热和化学行为的性质。反应还对材料的晶体结构构型产生影响，从而导致其在化学反应时的体积发生变化。此反应引起机械力，所述机械力施加在新材料及相邻层(例如，初始表面)上。如果腐蚀产物的体积远大于经历反应的离析物的表面积，则应力将累积直至其引起系统中的裂缝，从而释放内置应力并因此减少储存的能量。为了降低其能量而经历化学-物理变化的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植入式光学传感器(1)，包括基板(2)以及与基板(2)集成的用于渐逝场感测的至少一个光学微结构(3)，/n所述至少一个光学微结构(3)定位成在所述基板(2)的表面(5)的一部分上形成光学相互作用区域(4)，/n所述光学组件(1)还包括至少覆盖所述光学相互作用区域(4)的薄保护层(6)，所述薄保护层(6)处于具有防腐蚀特性的预定材料中且具有预定厚度，以免影响渐逝场感应。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170403 EP 17164562.51.一种植入式光学传感器(1)，包括基板(2)以及与基板(2)集成的用于渐逝场感测的至少一个光学微结构(3)，
所述至少一个光学微结构(3)定位成在所述基板(2)的表面(5)的一部分上形成光学相互作用区域(4)，
所述光学组件(1)还包括至少覆盖所述光学相互作用区域(4)的薄保护层(6)，所述薄保护层(6)处于具有防腐蚀特性的预定材料中且具有预定厚度，以免影响渐逝场感应。


2.如权利要求1所述的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)与所述光学相互作用区域(4)相关联的外表面共形。


3.如权利要求1至2中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)包括选自以下群组中的一或多种材料：碳化硅(SiC)、类金刚石碳(DLC)、TiO2、Al2O3。


4.如权利要求1至3中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述光学组件包括至少一个光子集成电路设备。


5.如权利要求1至4中任一项的植入式光学传感器，其中所述光学微结构(3)基于SiN、SOI、InP、GaAs、TiO2、玻璃或二氧化硅。


6.如权利要求1至5中任一项的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)是无孔的。


7.如权利要求1至6中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)的厚度小于所述光学微结构(3)的厚度的50％。


8.如权利要求1至6中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)的厚度小于所述光学微结构(3)的厚度的30％。


9.如权利要求1至6中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述保护层(6)的厚度小于所述光学微结构(3)的厚度的10％。


10.如权利要求1至9中任一项所述的植入式光学传感器，其中所述至少一个光学微结构(3)被配置用于利用预定波长范围内的光进行渐逝场感测。


11.如权利要求10所述的植入式光学传感器，其中所述基板(2)是低折射率包层，并且所述光学微结构(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：周安·塞巴斯蒂安·奥多纳兹·奥尔拉纳，达纳·德尔贝克，科恩拉德·万斯朱一仁伯格，保罗·卡迪尔，阿南特·苏伯拉曼尼亚，
申请(专利权)人：英迪格迪贝特斯公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE