[发明专利]光学生物传感器、包括该光学生物传感器的生物感测系统和制造光学生物传感器的方法

权利要求书

1.一种光学生物传感器，包括：

生物感测单元，该生物感测单元包括第一环形谐振器，所述第一环形谐振器被配置为通过接收输入光学信号并产生具有根据生物材料变化的波长的感测光学信号而检测生物材料；和

光谱仪，该光谱仪包括与所述第一环形谐振器光学连接的多个第二环形谐振器，所述光谱仪被配置为通过使感测光学信号通过具有不同的谐振波长的所述多个第二环形谐振器产生多个输出光学信号，所述多个输出光学信号具有基于生物材料变化的强度。

2.根据权利要求1所述的光学生物传感器，其中所述感测光学信号为通过从输入光学信号的波长成分中提取谐振波长和通过从输入光学信号中去除所述谐振波长中的一种方式获得的信号，所述谐振波长根据生物材料的浓度变化。

3.根据权利要求2所述的光学生物传感器，其中

所述第一环形谐振器被配置为从输入光学信号的波长成分中提取谐振波长。

4.根据权利要求2所述的光学生物传感器，其中生物感测单元还包括：

被配置为接收输入光学信号的第一光波导；和

第二光波导，该第二光波导被配置为经由第二光波导和第一环形谐振器之间的间距将所述谐振波长作为所述感测光学信号提供至光谱仪；

其中所述第一环形谐振器被配置为从输入光学信号的波长成分中提取谐振波长，所述谐振波长是经由第一环形谐振器和第一光波导之间的间距提取的。

5.根据权利要求2所述的光学生物传感器，其中生物感测单元还包括：

被配置为接收输入光学信号的光波导；和

其中所述第一环形谐振器被配置为

通过经由所述第一环形谐振器和光波导之间的间距从输入光学信号的波长中去除所述谐振波长产生感测光学信号，并且

将感测光学信号提供至光波导。

6.根据权利要求2所述的光学生物传感器，其中生物感测单元还包括：

被配置为接收输入光学信号的第一光波导；和

第二光波导，该第二光波导被配置为接收感测光学信号并将感测光学信号提供至光谱仪；

其中所述第一环形谐振器是空腔谐振器，该空腔谐振器被配置为从输入光学信号的波长中提取谐振波长，并提供所述谐振波长作为所述感测光学信号。

7.根据权利要求1所述的光学生物传感器，其中光谱仪包括：

被配置为接收感测光学信号的第一光波导；

所述多个第二环形谐振器，所述多个第二环形谐振器被配置为经由所述多个第二环形谐振器和第一光波导之间的间距从感测光学信号的波长中提取多个谐振波长；和

多个第二光波导，所述多个第二光波导被配置为

经由所述多个第二光波导和所述多个第二环形谐振器之间的间距接收所述多个谐振波长，并且

提供所述多个谐振波长作为所述多个输出光学信号。

8.根据权利要求7所述的光学生物传感器，其中所述多个第二环形谐振器分别提取不同的谐振波长。

9.根据权利要求7所述的光学生物传感器，还包括：

位于所述多个第二光波导的端部处的光栅耦合器。

10.根据权利要求1所述的光学生物传感器，其中光谱仪包括：

N个第二环形谐振器，所述N个环形谐振器被配置为产生N个输出光学信号，所述N个输出光学信号具有分别与从感测光学信号的3dB带宽划分的N个相等的子带对应的输出波长成分。

11.根据权利要求1所述的光学生物传感器，其中生物感测单元和光谱仪位于同一半导体衬底上。

12.根据权利要求1所述的光学生物传感器，还包括：

被配置为将所述多个输出光学信号转换成电信号的检测单元。

13.根据权利要求12所述的光学生物传感器，其中检测单元包括：

被配置为分别接收所述多个输出光学信号的多个检测器。

14.根据权利要求13所述的光学生物传感器，其中所述多个检测器包括：

光电二极管、光电晶体管、飞行时间(TOF)传感器、互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器和电荷耦合器件(CCD)传感器中的至少一种。

15.根据权利要求12所述的光学生物传感器，其中生物感测单元、光谱仪和检测单元形成在或被封装在同一半导体衬底上。