[發(fā)明專利]用于實(shí)時(shí)監(jiān)視血液成分濃度水平的可調(diào)諧混合III-V/IV激光傳感器片上系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880034279.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN110913762B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·維茲巴拉斯;K·維茲巴拉斯;I·西蒙伊特;G·勞肯斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 布羅利思感測(cè)科技公司;根特大學(xué);伊莫克VZW公司
• 主分類號(hào): A61B5/1455
• 分類號(hào): A61B5/1455;G01N21/39
• 代理公司: 中國貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 汪晶晶

1.一種用于實(shí)時(shí)監(jiān)視受試者的血液成分濃度水平的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，該片上系統(tǒng)包括：

可調(diào)諧混合III-V/IV激光傳感器，被配置為跨光譜范圍執(zhí)行激光波長(zhǎng)掃描；以及

耦合到激光傳感器的光纖接口，該接口包括探針，

其中在使用期間，(i)激光傳感器遠(yuǎn)離受試者并且探針與受試者光學(xué)連通，并且(ii)來自受試者的反射信號(hào)由遠(yuǎn)離可調(diào)諧激光傳感器部署的、分立的III-V光電二極管收集。

2.如權(quán)利要求1所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中IV包括選自硅、絕緣體上硅、絕緣體上硅上的氮化硅、絕緣體上鍺以及硅上氮化硅組成的組中的基于IV的半導(dǎo)體基板。

3.如權(quán)利要求1所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中可調(diào)諧激光傳感器包括部署在基于IV的基板上的光子集成電路和llI-V增益芯片，該光子集成電路(i)被配置為基于游標(biāo)效應(yīng)執(zhí)行波長(zhǎng)濾波和調(diào)諧功能，以及(ii)為III-V增益芯片限定外腔。

4.如權(quán)利要求3所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中光子集成電路包括光斑尺寸模式轉(zhuǎn)換器、相位控制部分以及耦合到具有第二自由光譜范圍的第二諧振器的、具有第一自由光譜范圍的第一諧振器。

5.如權(quán)利要求4所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中第一諧振器和第二諧振器選自微環(huán)諧振器、采樣布拉格反射器和分布式反饋反射器組成的組。

6.如權(quán)利要求4所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中第一自由光譜范圍不同于第二自由光譜范圍。

7.如權(quán)利要求4所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中耦合的第一諧振器和第二諧振器、III-V增益芯片、光斑尺寸模式轉(zhuǎn)換器以及相位控制部分協(xié)作以實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光傳感器的基于游標(biāo)效應(yīng)的調(diào)諧。

8.如權(quán)利要求4所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中可調(diào)諧激光傳感器被配置為使得在操作中將電流或熱量中的至少一種施加到耦合的諧振器中的至少一個(gè)以改變其有效折射率，影響由增益芯片生成的激光的波長(zhǎng)的改變。

9.如權(quán)利要求3所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中III-V增益芯片被邊緣耦合到光子集成電路。

10.如權(quán)利要求9所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中III-V增益芯片通過光柵耦合器來耦合到光子集成電路。

11.如權(quán)利要求1所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中激光傳感器包括至少一個(gè)III-V光電二極管，該至少一個(gè)III-V光電二極管通過倒裝芯片鍵合、膠合、轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)或側(cè)面耦合中的至少一種來耦合到光子集成電路。

12.如權(quán)利要求1所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中，可調(diào)諧激光傳感器包括中紅外寬帶增益芯片。

13.如權(quán)利要求1所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中光子集成電路包括信號(hào)和波長(zhǎng)監(jiān)視部分。

14.如權(quán)利要求13所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中信號(hào)和波長(zhǎng)監(jiān)視部分包括：(i)馬赫-曾德干涉儀或耦合的環(huán)形諧振器的集合中的至少一個(gè)，以及(ii)至少一個(gè)倒裝芯片III-V光電二極管。

15.如權(quán)利要求14所述的基于激光的傳感器片上系統(tǒng)，其中激光傳感器還包括：

傳感器控制電子器件；以及

信號(hào)處理微控制器，

其中微控制器被配置為(i)控制激光驅(qū)動(dòng)電子器件，(ii)調(diào)諧電流，以及(iii)使用來自波長(zhǎng)和信號(hào)監(jiān)視部分的信息對(duì)從分立的III-V光電二極管獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理。