[發明專利]具有光學導管光遞送的光學分析系統

在審

• 申請號: 201580080095.5
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN107667276A
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 杰米·克納普
• 申請（專利權）人: 新港公司
• 主分類號: G01J3/02
• 分類號: G01J3/02;G02B27/14
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 沈錦華

背景技術

多路分用裝置可用于寬廣范圍的應用，其中信息從可包含一或多個光譜分量的光信號導出。示范性應用可包含生物醫學臨床化學分析器、顏色分選儀器、原子吸收光譜法等。對于此類應用，可期望確定處于各種波長的光信號的強度。

一些多路分用系統將入射光信號引導到平面二向色分束器，所述平面二向色分束器將此光分裂成兩個光譜信號。可將經反射光譜信號引導穿過光學濾波器且最終到達檢測器?？墒菇浲干涔庾V信號穿過二向色分束器透射到后續二向色分束器，所述后續二向色分束器類似地重復進行入射光的光譜劃分，從而將信號的一部分引導到檢測器同時使入射光的一部分透射到后續二向色分束器。各種二向色分束器可經配置以反射入射信號的離散光譜部分。每一個二向色分束器/帶通濾波器對可稱為“通道”。每一通道可具有專用光學傳感器或光電傳感器，所述專用光學傳感器或光電傳感器可包含光電二極管、光電倍增管(PMT)等等，用于分析具有如由二向色分束器及帶通濾波器確定的離散波長或光譜帶的入射光。盡管這些系統可提供優于濾波器輪類型系統的一些優點，但其可不適合用于一些應用。

另外，已開發使用光學光柵來代替光學濾波器的眾多多路分用配置。這些系統利用從衍射光柵反射到離散光電二極管或替代地緊湊線性二極管陣列的光。盡管基于光學光柵的系統可提供優于基于濾波器的系統的一些優點，但這些還可不適合用于一些應用。舉例來說，成本可為基于光柵的配置的問題。昂貴的高質量光柵往往在大多數應用中較好地起作用，然而，對于需要最低可能成本及簡單性的應用來說，較廉價光柵往往具有有限質量。在此類情形中，光柵到光柵重復性可為較差的且信噪比及光學密度(OD)可為不太理想的。其它缺點可包含對光學對準、機械復雜性的高敏感度及對操作溫度的高敏感度。

使用順序的帶通反射器來將單個光學輸入信號劃分成多個光譜的多路分用系統還可在待被分析的多個光譜的相應波長緊密間隔的情況下具有一些限制。此限制可由可用于帶通反射器的光學材料的固有限制等等引起。特定來說，二向色帶通反射器的光譜行為必須為足夠陡的以便使多個光譜的每一通道保持彼此分離。然而，由于極化效應及其它可能因素而存在對此類二向色分束器的陡度的光學限制。

如此，現有多通道光學分析器為有用的，但并不解決一些應用的需要。一般來說，需要可被小型化、可以具成本效益的價格來制造、能夠維持光學精確度及可靠性或其任何組合的光學多路分用系統。還需要緊湊的但仍經配置以分析具有緊密間隔或重疊的波長的光學信號的多路分用系統。還需要緊湊的但能夠分析來自多個相應光學信號源的多個光學信號的光學多路分用系統。

發明內容

光學分析系統的一些實施例可包含光電檢測器陣列。光電檢測器陣列可包含具有共面輸入表面的多個鄰近檢測器元件。在一些情形中，每一檢測器元件可具有對應輸出接口，例如操作地耦合到其的一對電引腳。在其它情形中，兩個或多于兩個檢測器元件可彼此耦合且耦合到共同輸出接口，例如一對電引腳。光電檢測器陣列可進一步包含作用部分及非作用部分。光學分析系統還可包含多路分用組合件，所述多路分用組合件可包含多個光學通道。每一光學通道可包含由橫向擋板限界的通道腔。橫向擋板可經配置以將每一通道腔與多路分用組合件的所有其它通道腔光學隔離。每一通道腔還可包含輸入端及輸出端，所述輸出端可經安置使得其與輸入端相對且鄰近于光電檢測器陣列。每一通道腔的輸出端可包含輸出孔口，所述輸出孔口可與光電檢測器陣列的相應作用部分進行光學通信。每一光學通道可進一步包含安置于通道腔內的帶通濾波器。帶通濾波器可包含朝向通道腔的輸入端而安置的輸入表面，及朝向通道腔的輸出端而安置的輸出表面。每一光學通道還可包含光學導管。光學導管可包含輸出端，所述輸出端可相對于通道腔而緊固使得光學導管的排放軸被引導到通道腔中。光學導管的排放軸可進一步被朝向帶通濾波器的輸入表面且朝向通道腔的輸出孔口引導。在一些情形中，此光學分析系統還可包含操作地耦合到多路分用組合件的任選多路復用器。多路復用器可包含多路復用器殼體及安置于多路復用器殼體內的透鏡腔。多路復用器還可包含與多路分用組合件的相應光學通道的光學導管進行光學通信的多個多路復用器輸出通道。多路復用器可進一步包含可具有輸出端的輸入光學導管，所述輸出端相對于多路復用器殼體的透鏡腔而緊固使得輸入光學導管的光學排放軸被朝向多路分用組合件的相應光學通道的光學導管的輸入表面引導。多路復用器還可包含安置于透鏡腔內的透鏡。透鏡可經配置以將輸入多路復用器光學導管的光學輸出引導到每一多路復用器輸出通道。