[发明专利]光学耦合器及波导系统

说明书

本发明涉及用于向整合式装置内的大量样本井的光学功率分布的系统及方法，该整合式装置可分析单个分子且执行核酸定序。该整合式装置可包含：光栅耦合器，其被配置为从光源接收光束；及光学分离器，其被配置为将该光栅耦合器的光学功率分配到该整合式装置的波导，该波导经定位以与该样本井耦合。该光栅耦合器的输出可以在一个或多个维度上变化，以考虑光源的光强度分布。

本申请要求2016年12月16日提出的名称为“光学耦合器和波导系统”的美国临时专利申请62/435,693的优先权，该美国临时专利申请在此以其全文引用方式并入本申请。

技术领域

本申请一般而言针对于用于将光学能量耦合至装置中且将光学能量分布至该装置的诸多区域之装置、方法及技术。光学装置可用于执行对生物和/或化学样本的并行定量分析。

背景技术

可使用生物检定(biological assay)(“生物检定(bioassay)”)执行对生物样本的探测及分析。生物检定通常涉及大型昂贵实验室设备，这需要经训练以操作该设备且执行该生物检定的研究科学家。此外，通常批量执行生物检定使得大量特定类型的样本对于探测及定量是必要的。

通过使用发射特定波长的光的发光标记物来标记样本而执行某些生物检定。用光源照射该标记物以导致发光，且用光探测器探测发光以量化由该标记物发射的发光量。使用发光标记物的生物检定通常涉及用以照射样本之昂贵雷射光源及用以自该等经照射样本收集发光之复杂发光探测光学器件及电子器件。

发明内容

某些实施例针对于一种整合式装置，其包括：多个波导；光栅耦合器，其具有光栅区域；多个输出波导，其具有变化的宽度且被配置为与所述光栅耦合器光学耦合；及多个光学分离器，其中所述光学分离器中的至少一者位于所述多个输出波导中的一者与所述多个第一波导中的至少两者之间。

在某些实施例中，该光栅区域包括实质上在与所述整合式装置的表面同平面的方向上定向的多个光栅。在某些实施例中，所述多个输出波导中的各个输出波导布置在所述光栅区域的一侧上。在某些实施例中，所述多个输出波导包含第一输出波导和第二输出波导，且其中所述第一输出波导比所述第二输出波导更接近于所述光栅区域的一侧的中心且具有比所述第二输出波导小的宽度。在某些实施例中，所述多个输出波导包含第一输出波导及第二输出波导，且其中所述第一输出波导比所述第二输出波导更接近于所述光栅区域的一侧的边缘且具有比所述第二输出波导小的宽度。在某些实施例中，在所述第二输出波导与所述多个波导中的一者之间的光学分离器的数目大于在所述第一输出波导与所述多个波导中的另一者之间的光学分离器的数目。在某些实施例中，所述多个输出波导及所述多个光学分离器自所述光栅区域径向分布。在某些实施例中，所述多个波导中的各个第一波导是实质上垂直于所述光栅区域中的光栅而布置。在某些实施例中，所述多个光学分离器中的至少一者是定位在距所述光栅耦合器小于1mm处。