光学感测模块制造技术

一种适用于气相样品的光学感测模块，所述光学感测模块包括：硅或氮化硅发射器光子集成电路(PIC)，所述发射器PIC包括：一个或多个激光器，所述一个或多个激光器中的每个激光器在与其他激光器的波长不同的波长下工作；用于源自所述一个或多个激光器的光的一个或多个光学输出，所述光学输出被布置为使得所述光与所述气相样品相互作用；以及一个或多个光电检测器，所述一个或多个光电检测器被配置为在与所述气相样品相互作用之后检测光。述气相样品相互作用之后检测光。述气相样品相互作用之后检测光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学感测模块


[0001]根据本专利技术的实施方案的一个或多个方面涉及用于吸收光谱学的感测模块，并且更具体地涉及包括在硅衬底上的光子集成电路(PIC)的感测模块。

技术介绍

[0002]数字健康护理正在改变健康护理行业，伴随着对用于多种目的的各种生物标记物进行实时和按需分析的需求增加。可穿戴装置(“可穿戴物”)现在在健康和保健(包括例如健身跟踪、一般健康监测和医疗状况管理)领域中十分常见。对于诸如这些的装置，希望生物参数的感测和测量是快速、非侵入性的并且具有足够的特异性、灵敏度和准确性。因此，希望提供适用于非侵入式可穿戴装置的部件，这些部件为待测量的生物参数提供必要的技术要求，而且这些部件方便小巧并且可以消费者友好的价格制造。已知非侵入式感测模块可在可穿戴装置市场之外找到用途，例如在机器人或远程感测领域。
[0003]可穿戴装置应稳健、可靠且易于佩戴，并且可包括皮肤接触贴片、腕表、戒指、耳塞式耳机、头带和眼镜架。
[0004]目前，手持式装置和可穿戴装置基于所谓的微创技术或基于不充分非侵入性技术。微创技术包括皮下芯片并且使用穿透皮肤的微电极。此类技术可能适用于在医疗指导下被监测的人，但不能用于诸如男性和女性运动员的健康个体。此外，它们被设计用于并仅限于特定测量(例如葡萄糖)。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术旨在通过提供适用于气相样品的光学感测模块来解决上述问题，该光学感测模块包括：硅或氮化硅发射器光子集成电路(PIC)，该发射器PIC包括：一个或多个激光器，该一个或多个激光器中的每个激光器在与其他激光器的波长不同的波长下工作；用于源自一个或多个激光器的光的一个或多个光学输出，该光学输出被布置为使得光与气相样品相互作用；以及一个或多个光电检测器，所述光检测器被配置为在与气相样品相互作用之后检测光。
[0006]任选地，光学感测模块还包括：光学操纵区域，该光学操纵区域包括以下各项中的一者或多者：光调制器、光学多路复用器(MUX)；以及附加光学操纵元件，其中附加光学操纵元件包括以下各项中的一者或多者：功率分接头、透镜、功率分配器、滤波器、镜和偏振旋转器。
[0007]任选地，一个或多个激光器包括具有III
‑
V RSOA增益激光芯片或芯片小方块的一个或多个激光器，该激光芯片或芯片小方块混合集成到PIC，使得III
‑
V RSOA或激光波导中的光学模式边缘耦合到PIC的一个或多个波导。
[0008]任选地，光学感测模块还包括用于容纳气相样品的气体小室或气体样品行进穿过的气体路径。在一些实施方案中，诸如风扇的有源机构使气体循环穿过气体小室。在一些实施方案中，可使用无源机构使气体循环穿过小室，诸如对流，从而利用位于移动物体中的小
室或利用用户的呼吸。
[0009]任选地，光学感测模块还包括多个LED，这些LED在与一个或多个激光器不同的波长下工作，并且每个LED在与组成多个LED的其他LED的波长不同的波长下工作。
[0010]任选地，光学操纵区域包括镜，以在单个光学输出处将来自所有一个或多个激光器的光耦合出所述光学感测模块。
[0011]任选地，光学感测模块还包括一个或多个光电检测器并且光电检测器可位于发射器PIC上，使得PIC是发射器/接收器PIC。
[0012]任选地，一个或多个光电检测器与发射器PIC分开定位。
[0013]任选地，一个或多个光电检测器位于垂直集成并安装在与发射器PIC共用的同一衬底上的单独芯片上。
[0014]任选地，一个或多个光电检测器位于发射器PIC旁边的承载件上。
[0015]任选地，一个或多个光电检测器包括从发射器PIC接收光信号以作为相干检测器操作的检测器。
[0016]任选地，发射器PIC的光学输出从通向一个或多个光电检测器的光学输入横向移位。
[0017]任选地，光学感测模块还包括用于分析在与气相样品相互作用之后检测到的光的处理器。
[0018]任选地，所执行的分析是以下各项中的一者或多者：吸收光谱学和/或米氏散射。
[0019]任选地，处理器被配置为对随时间推移获得的测量结果进行积分。
[0020]任选地，可穿戴装置包括光学感测模块。
[0021]任选地，光学感测模块包括位于可穿戴装置的外壳内的气体小室。
[0022]任选地，可穿戴装置还包括可拆卸的嘴口件。
[0023]任选地，与本文所述的任何PIC组合时，个人代谢物监测仪可具有至少2个单独的数据源，这些数据源中的至少一个数据源实际上是连续监测仪。在此类实施方案中，至少2个数据源可包括2种不同的光谱学模式。数据源可以是两种不同类型(一种光谱学的和至少一种其他的)。
[0024]任选地，数据源是单独的，因为它们不是物理集成的。然而，在一些实施方案中，数据源被集成。
[0025]任选地，间歇性监测仪监测呼吸丙酮。
[0026]任选地，间歇性监测仪监测呼吸二氧化碳。
[0027]任选地，呼吸分析的集成涉及全身输出，诸如代谢率。
[0028]任选地，非光谱学监测仪是运动传感器，诸如陀螺仪。
[0029]任选地，非光谱学监测仪监测行进的距离。
[0030]任选地，数据与医疗数据混在一起。
[0031]任选地，数据可指示营养的适宜性。
[0032]任选地，数据可指示运动中的危险偏差或涉及营养的偏差。
[0033]这样，提供了一种适用于可穿戴装置的改进的光学感测模块。有利地，该感测模块能够提供集成有各种光学部件的紧凑平台。各种部件使得能够使用单个平台根据材料(例如生物组织)进行大范围的不同测量，从而产生能够用于消费者和专业医疗保健两个领域
的多种应用(包括各种生物物理和生物化学生物标记物的感测和监测)的单个产品。
[0034]因此，本专利技术的光学感测模块可产生至少两个波长的光并将该光引导到待研究的表面。这可对应于生物材料诸如皮肤组织的表面。在典型的可穿戴装置中，光穿透表面并被散射，使得光的一部分返回传感器模块。沿着其穿过生物组织的路径，光可被可对应于生物标记物本身或生物标记物的代理的分析物吸收。测量此类装置中波长上的光的吸收称为漫反射分光光度法。另一种感测形式涉及拉曼(Raman)散射。在拉曼光谱学的情况下，散射光与入射光的波长不同。本领域的技术人员将意识到这些技术的许多变型，在此称为光谱学。
[0035]对于此类光谱学，可使用硅光子(SiPh)芯片，其上集成有产生和传输光信号以及接收和解释返回光信号所必需的全部或大部分光学功能。发射(Tx)部分和接收(Rx)部分可位于一个芯片上以形成单个发射器/接收器芯片，或位于多于一个芯片上，诸如单独的Tx和Rx芯片装置。硅光子芯片可基于其中存在一个掩埋氧化物层的SOI结构或基于其中存在两个(或更多个)掩埋氧化物层的双SOI结构。
[0036]诸如吸收光谱学或拉曼光谱学的光谱学的工作原理是向被检查的材料或样品施加询问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于气相样品的光学感测模块，所述光学感测模块包括：硅或氮化硅发射器光子集成电路(PIC)，所述发射器PIC包括：一个或多个激光器，所述一个或多个激光器中的每个激光器在与其他激光器的波长不同的波长下工作；一个或多个光学输出，所述一个或多个光学输出用于源自所述一个或多个激光器的光，所述光学输出被布置为使得所述光与所述气相样品相互作用；以及一个或多个光电检测器，所述一个或多个光电检测器被配置为在与所述气相样品相互作用之后检测光。2.如权利要求1所述的光学感测模块，其还包括光学操纵区域，所述光学操纵区域包括以下各项中的一者或多者：光调制器、光学多路复用器(MUX)；以及附加光学操纵元件，其中所述附加光学操纵元件包括以下各项中的一者或多者：功率分接头、透镜、功率分配器、滤波器、镜和偏振旋转器。3.如权利要求1或权利要求2所述的光学感测模块，其中所述一个或多个激光器包括具有III
‑
V RSOA增益激光芯片或芯片小方块的一个或多个激光器，所述激光芯片或芯片小方块混合集成到所述PIC，使得III
‑
V RSOA或激光波导中的光学模式边缘耦合到所述PIC的一个或多个波导。4.如前述权利要求中任一项所述的光学感测模块，其还包括用于容纳所述气相样品的气体小室或所述气体样品行进穿过的气体路径。5.如前述权利要求中任一项所述的光学感测模块，其还包括多个LED，所述LED在与所述一个或多个激光器不同的波长下工作，并且每个LED在与组成所述多个LED的所述其他LED的波长不同的波长下工作。6.如前述权利要求中任一项所述的光学感测模块，其中所述光学操纵区域包括镜，以在单个光学输出处将来自所有所述一个或多个激光器的光耦合出所述光学感测模块。7.如前述权利要求中任一项所述的光学感测模块，其中所述光电检测器位于所述发射器PIC上，使得所述PIC是发射器/接收器PIC。8.如前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：洛克利光子有限公司，
类型：发明
国别省市：