[发明专利]耦合到微制造生物分子传感器的扫频半导体激光器及与其相关的方法

权利要求书

1.一种光电扫频激光器系统，包括：

半导体激光器，其中所述半导体激光器适于发射相干光信号，并且所述相干光信号的频率在操作中通过到所述半导体激光器的注入电流输入是可调的；以及

光电反馈环路，其耦合到所述半导体激光器，用于在操作中基于所述相干光信号的所述频率提供所述注入电流输入，其中，所述光电反馈回路包括光学部分和电气部分，并且其中，所述光学部分包括信号分配器、干涉仪和光电探测器，以及所述电气部分包括参考振荡器、电子混频器、积分电路和求和电路。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述信号分配器适于接收所述相干光信号并适于生成反馈光信号和发射的光信号；

所述干涉仪适于从所述信号分配器接收所述反馈光信号并适于向所述光电探测器提供光拍频信号，所述光拍频信号的频率取决于所述相干光信号的频率；

所述光电探测器适于将所述光拍频信号转换成电子拍频信号；

所述参考振荡器适于提供电子参考信号；

所述电子混频器适于将所述参考振荡器的所述电子参考信号与来自所述光电探测器的所述电子拍频输出信号组合以形成基带误差信号；以及

所述积分电路适于对所述基带误差信号求积分以形成积分误差信号，

所述求和电路用于将所述积分误差信号与预失真信号组合以形成将被提供给所述半导体激光器的注入电流输入。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的系统，其中，所述光电反馈回路还包括所述光学部分中的振幅控制器。

4.一种用于探测和测量生物分子的系统，包括：

根据权利要求1至3中的任一项的光电扫频激光器系统，其用于提供相干的扫频光输入信号；

光学谐振器，其被表面功能化以结合到目标生物分子，并且其中，所述谐振器的谐振行为适于根据所述目标生物分子的所述结合而改变；

集成波导，其用于将所述扫频光输入信号耦合到所述光学谐振器；

至少一个外部波导，其用于在所述集成波导和所述光电扫频激光器系统之间耦合所述扫频光输入信号以及在所述集成波导和传感器光电探测器之间耦合所述扫频光输入信号；

微流控单元，其用于容纳所述光学谐振器并将所述目标生物分子输送到所述光学谐振器；

传感器光电探测器，其用于测量来自所述光波导的扫频光输出信号，从而探测所述谐振器的所述谐振行为中的变化；以及

信号处理单元，其用于识别谐振行为中的所述变化，从而探测和测量生物分子。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述光学谐振器的几何结构选自由实质上微型环芯、实质上扁球体、实质上球形、实质上圆柱形、实质上圆盘形以及实质上环形组成的组。

6.根据权利要求4或5中的任一项所述的系统，其中，所述光学谐振器是布拉格谐振器。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统，其中，所述光学谐振器包括氮化硅。

8.根据权利要求4至6中的任一项所述的系统，其中，所述光学谐振器包括硅。

9.根据权利要求4至8中的任一项所述的系统，其中，所述光学谐振器和所述集成波导通过微制造技术被同时制造。

10.一种用于探测和测量生物分子的微流控流动系统，包括：

根据权利要求1至3中的任一项的光电扫频激光器系统，其用于提供相干的扫频光输入信号；

光学谐振器，其被表面功能化以结合到目标生物分子，并且其中，所述谐振器的谐振行为适于根据所述目标生物分子的所述结合而改变；

集成波导，其用于将所述扫频光输入信号耦合到所述光学谐振器；

第一外部波导，其用于在所述集成波导和所述光电扫频激光器系统之间耦合所述扫频光输入信号；

流体入口，其用于将测试流体输送到所述谐振器，所述测试流体能够包括所述目标分子；

流体出口，其用于从所述谐振器移除所述测试流体，所述流体能够包括所述目标分子；

传感器光电探测器，其用于测量来自所述第一外部波导的扫频光输出信号，从而探测所述谐振器的所述谐振行为中的变化；

第二外部波导，其用于耦合在所述集成波导和所述传感器光电探测器之间，以及

信号处理单元，其用于识别谐振行为中的所述变化，从而探测和测量生物分子。