[發明專利]路徑解析的光學采樣架構

在審

• 申請號: 201880063438.0
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN111164415A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: M·A·阿伯雷;M·A·特雷爾;J·佩爾克
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: G01N21/49
• 分類號: G01N21/49
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 張曦

本文描述了光學采樣架構及其操作方法。光學采樣架構能夠朝向發射區域發射發射片光束，以及從檢測區域接收檢測片光束。所述發射區域可具有相對于另一個維度是伸長的一個維度。所述檢測區域也可具有相對于另一個維度伸長的一個維度，使得所述系統可選擇性地接納具有一個或多個特性(例如，入射角度、光束尺寸、光束形狀等)的光。在一些示例中，所述檢測區域的所述伸長維度可大于所述發射區域的所述伸長維度。在一些示例中，所述系統可包括輸出耦合器陣列和相關聯部件，以產生具有不同的平面內發射位置和/或平面內發射角度的光線的發射片光束。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2017年9月29日提交的美國臨時專利申請62/565,789的權益，該申請全文據此以引用方式并入本文。

技術領域

本公開整體涉及能夠測量一個或多個樣本特性的光學采樣架構。更具體地，該架構可在多個刻度長度上測量樣本并且計算所測信號的平均值，同時控制所測信號的光學路徑長度和光學采樣深度。

背景技術

吸收光譜學是一種可用于確定樣本特性的分析技術。用于吸收光譜學的常規系統和方法可包括向樣本發射光。當光與樣本相互作用(例如，反射和/或透射穿過)時，光能量的一部分可在一個或多個波長處被吸收。該吸收可引起與樣本相互作用的光的特性的變化。與樣本相互作用的光的特性可和與參考對象相互作用的光的特性進行比較，并且可基于該比較來確定樣本特性。

離開樣本的光的特性可由一個或多個檢測器像素測量。在一些情況下，透射穿過樣本的光可發生漫散射。在一些情況下，樣本可以是異質樣本，其中樣本特性可跨樣本中的不同體積而變化。漫散射可涉及光與相對較小的樣本體積相互作用，這可導致對樣本的不均勻性的敏感性增加。因此，相對較小的樣本體積的測量可能無法表示整個樣本?？善谕诙鄠€刻度長度上測量樣本的特性并且計算信號平均值，同時控制所測信號的光學路徑長度和光學采樣深度的光學采樣架構。

在一些示例中，光學測量可包括噪聲。噪聲可采取多種形式，包括不相干和相干。不相干噪聲可歸因于當光透射穿過樣本時可能發生的漫散射，并且其特性可與入射到檢測器上的光的相位無關。在一些情況下，樣本可不均勻，其中樣本特性可在樣本中的不同體積上變化。樣本的不均勻性可通過漫散射的隨機分布等而導致不相干噪聲。不相干噪聲還可根據波長而變化。相干噪聲可歸因于例如散斑，并且其特性可取決于入射到檢測器上的光的相位以及源功率的光譜密度。在一些架構中，可存在不相干噪聲和相干噪聲兩者，并且這兩種噪聲可具有不同的百分比?？善谕軌驕p小不相干噪聲和相干噪聲兩者的光學采樣架構。

發明內容

本文描述了光學采樣架構及其操作方法。在一些示例中，光學采樣架構能夠從發射區域發射發射片光束，以及從檢測區域接收檢測片光束，其中發射區域和檢測區域定位在系統接口處。該發射區域可具有一個相對于另一維度(例如，x維度)伸長的維度(例如，y維度)，使得從一個或多個波導輸出的光可共同形成發射片光束。檢測區域還可具有一個相對于另一維度伸長的維度，使得系統可選擇性地接受具有一個或多個特性(例如，滿足一個或多個標準的入射角度、光束尺寸和/或光束形狀)的光。在一些示例中，所述檢測區域的所述伸長維度可大于所述發射區域的所述伸長維度。附加地或另選地，包括在系統中的光學器件可被配置為選擇性地接納光。

如本文所述，光發射器可被配置為形成發射片光束。在一些示例中，該光發射器可包括一個或多個波導、一個或多個反射器，以及輸出耦合器。所述的一個或多個波導可沿第一平面(例如，在基板的平面中)朝向反射器輸出光(例如，包括在特定方向上取向的光線)。在一些示例中，該波導可形成相干光源的部分。反射器可沿第一平面引導光朝向輸出耦合器，并且輸出耦合器可將光引導到第二平面(例如，垂直于第一平面、相對于第一平面成60°、相對于第一平面成45°等)。在一些示例中，光發射器可以是不相干源?？苫跇颖局械墓獾哪繕私稽c來配置光發射器的部件以及系統的檢測器、發射區域和檢測區域。