[发明专利]包括具有光学谐振器的波导的传感器和感测方法

说明书

传感器(10)包括具有纵轴和端面(21)的波导(20)，波导(20)包括布拉格光栅(23)。所述传感器包括在波导(20)的端面(21)上的至少一个反射体(24)。光学谐振器(25)由布拉格光栅(23)、至少一个反射体(24)，以及光学谐振器(25)的在布拉格光栅(23)和至少一个反射体(24)之间的内部部分形成。光学谐振器(25)的内部部分在波导(20)的一部分内延伸。传感器(10)包括被配置成检测光学谐振器(25)的至少一个光谱特性，或者光学谐振器(25)的至少一个光谱特性的变化的检测器(32)。

技术领域

本发明的实施例涉及包括波导和光学谐振器的传感器和其他设备。本发明的实施例具体涉及可以在传感器中使用的波导和光学谐振器，并且涉及使用这种波导的传感器和感测方法。

背景技术

对适用于新的应用领域的波导和光学谐振器的需求不断增加。举例来说，例如超声频率范围中的声学感测经常使用压电检测器来进行。这种传统的压电检测器不能满足当前对高性能超声传感器的需求。举例来说，恶劣环境中的无损检测，以及光声内窥镜检查和光声/光声感测混合显微镜检查的新兴领域需要极小、灵活和不受电磁干扰影响，并且表现出高带宽的传感器。后者特别重要，因为光声效应产生的超声信号的带宽和中心频率与光吸收体尺寸成比例。

理想的是具有高带宽传感器，所述高带宽传感器然后可以用于例如按照吸收体的尺寸，区分和标记吸收体，比如皮肤下和皮肤中的脉管系统。这种改进的传感器可有助于例如通过研究血管生成来研究和监测肿瘤，以及研究和监测如糖尿病、高血压等疾病。

基于光学谐振器的传感器是一种有希望的替代方案。

WO 2010/043876 A2公开了一种组合式压力和温度传感器。该传感器包括至少一个第一类型的第一光学感测元件和至少一个第二类型的第二光学感测元件。该传感器适于使用第二或第一光学感测元件的响应来补偿第一或第二光学感测元件中的另一个光学感测元件的温度和/或压力效应。在两个光纤端部之间的间隙中可以形成光学腔。

US 7 054 011 B2公开一种光纤传感器，该光纤传感器具有结合到光纤的端面的中空管，和结合到所述中空管的膜片。

G.Wissmeyer等，“All-optical optoacoustic microscope based on widebandpulse interferometry”，Optics Letters，Vol.41，Issue9，pp.1953-1956(2016)公开了一种基于π相移光纤布拉格光栅(π-FBG)的全光学光声显微镜，其中相干恢复脉冲干涉法(CRPI)用作探询方法。

A.Rosenthal等，“Embedded ultrasound sensor in a silicon-on-insulatorphotonic platform”，Appl.Phys.Lett.104,021116(2014)公开了一种基于由波导波纹形成的π相移光纤布拉格光栅的小型化超声传感器。

A.Rosenthal等，“Sensitive interferometric detection of ultrasound forminimally invasive clinical imaging applications”，Laser Photonics Rev.,Vol.8,No.3,pp.450-457(2014)公开了小型化的光学检测器。

C.Zhang等，“Review of lmprinted Polymer Microrings as UltrasoundDetectors:Design,Fabrication,and Characterization”，IEEE SENSORS JOURNAL,Vol.15,No.6(June 2015)公开了适合于光声感测成像的超声检测器。