用于光學相干斷層攝影的柔性波導的制作方法
【專利摘要】提供了用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)和方法。用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)包括：基本柔性材料的襯底，設置于所述襯底上的多個波導，設置于所述多個波導遠端的光學元件，以及一個或多個干涉儀。通過柔性襯底上的光學元件和多個波導，在光向一個或多個干涉儀傳播的路徑上，從樣品收集光。干涉儀被配置成組合基準光與所述多個波導的至少一部分接收的光以分辨來自所述樣品一個或多個深度的貢獻。該系統(tǒng)還包括耦合于所述多個波導和所述一個或多個干涉儀之間的光引導元件。
【專利說明】用于光學相干斷層攝影的柔性波導

【技術領域】
[0001]本文描述的實施例涉及光學相干斷層攝影領域。

【背景技術】
[0002]光學相干斷層攝影(OCT)是一種用于觀察樣品不同深度層的成像技術?？梢越M合多層以創(chuàng)建樣品表面和直到幾毫米深度的三維圖。OCT成像系統(tǒng)一般逐條線地收集樣品結構的信息。每條線掃描(也稱為A掃描)都從樣品的區(qū)域提供一維深度信息。通過在整個樣品內橫向掃描光束并且然后對幾個A掃描分組，可以形成樣品的二維和三維模型。常規(guī)上是通過光學元件的機械運動來進行掃描的。


【發(fā)明內容】

[0003]這里的實施例描述了柔性襯底的使用，該柔性襯底包括多個用于OCT系統(tǒng)的波導。
[0004]在實施例中，一種用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)包括:基本柔性材料的襯底，設置于所述襯底上的多個波導，設置于所述多個波導遠端的光學元件，以及一個或多個干涉儀，其被配置成組合基準光與所述多個波導的至少一部分接收的光以分辨來自樣品給定深度的貢獻。該系統(tǒng)還包括耦合于所述多個波導和所述一個或多個干涉儀之間的光引導元件。
[0005]在另一實施例中，一種用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)包括:基本柔性材料的襯底，設置于所述襯底上的多個波導，設置于所述多個波導遠端的光學元件，以及一個或多個干涉儀，其被配置成組合基準光與所述多個波導的至少一部分接收的光以分辨來自所述樣品多個深度的貢獻。該系統(tǒng)還包括耦合于所述多個波導和所述一個或多個干涉儀之間的光引導兀件。
[0006]一種制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的示例方法包括將半導體材料層結合到柔性材料層。該半導體材料層進一步被減薄到小于10微米的厚度。該方法包括對所述半導體材料層進行構圖以形成結合到所述柔性材料層的多個波導。該方法還包括:彎折結合了多個波導的所述柔性材料層；以及將彎折的柔性材料上的所述多個波導耦合到用于執(zhí)行光學相干斷層攝影的一個或多個干涉儀。
[0007]另一種制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的示例方法包括對SOI晶片的器件層中的半導體材料層構圖以形成多個波導，以及在所述器件層中形成的所述多個波導上方沉積第一柔性材料層。該SOI晶片包括具有器件層、掩埋氧化物層和基板層的層結構。蝕刻基板層以基本去除基板層，接著通過蝕刻掩埋氧化物層以基本去除掩埋氧化物層。在所述多個波導上方沉積第二柔性材料層，從而在所述第一和第二柔性材料層之間夾置所述多個波導，以形成柔性光學線路。該方法還包括:彎折所述柔性光學線路；以及將彎折的柔性光學線路上的所述多個波導耦合到用于執(zhí)行光學相干斷層攝影的一個或多個干涉儀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]被并入本說明書并構成其一部分的附圖例示了本發(fā)明的實施例，并與描述一起進一步用于解釋和例示本發(fā)明，并使相關領域的技術人員能夠做出和利用本發(fā)明。
[0009]圖1A-D示出了根據實施例的柔性襯底上的多個波導和彎折襯底的示例。
[0010]圖2A-D示出了根據實施例的導管末端的各種視圖。
[0011]圖3示出了根據實施例的OCT系統(tǒng)的方框圖。
[0012]圖4示出了根據實施例的示例方法。
[0013]圖5示出了根據實施例的示例方法。

【具體實施方式】
[0014]盡管論述了具體的配置和布置，但應當理解這樣做僅僅是為了例示的目的。相關領域的技術人員將認識到，可以使用其他配置和布置而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。對于相關領域的技術人員顯而易見的是，也可以在多種其他應用中采用本發(fā)明。
[0015]要指出的是，在說明書中提到“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等，表示所述實施例可以包括特定的特征、結構或特性，但未必每個實施例都包括該特定特征、結構或特性。此外，這樣的短語未必是指相同的實施例。此外，在結合實施例描述特定特征、結構或特性時，無論是否明確描述，結合其他實施例實現這樣的特征、結構或特性在本領域的技術人員的知識范圍之內。
[0016]可以利用大量光波導從樣品上的多個點收集光，來實現對OCT掃描器中機械運動需求的滿足。以前，波導是在平面光波導(PLC)中制造的。PLC還可以包括有源元件，以在不同波導之間切換光的路徑或調制光的頻率。不過，在PLC中制造的波導根據其定義都是共面的。這阻礙了基于PLC的OCT系統(tǒng)用于需徑向或錐形掃描的應用(例如內窺鏡檢查)。此外，常見的內窺鏡或導管探頭可能小于3mm，這限制了沿PLC邊緣可以使用的波導的數量。
[0017]在本發(fā)明的實施例中，波導提供于柔性襯底上。柔性襯底允許將波導卷曲或彎折成各種形狀并更有效率地填充給定區(qū)域。例如，可以將柔性襯底卷曲成緊密的螺旋形或層層折疊成手風琴型形狀。一旦將柔性襯底處置成特定形式，就可以將其放入外殼或任何其他類型的封裝中加以保護并幫助襯底保持其形狀。例如，可以將柔性襯底卷曲并接下來放入內窺鏡的圓柱形外殼中，以在外殼之內提供波導的致密陣列。
[0018]圖1A示出了包括多個波導104的柔性襯底102的示例。柔性襯底可以是聚合物，例如，但不限于，聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚對二甲苯。柔性襯底也可以是薄的半導體材料。柔性襯底102可以是充分柔性的，以便卷曲或彎折而不會撕破。
[0019]柔性襯底102被配置成適應于可能對不同應用有用的各種形狀。一旦在柔性襯底102上實現，然后就可以通過不共面的方式布置波導104，同時仍然允許聚焦光學器件根據任何期望的采樣模式引導來自不同波導104的光。
[0020]波導104可以由單一聚合物材料制成或者可以包括聚合物材料的組合。例如，波導104可以由SU-8、PMMA、PDMS等任一種制成。波導104也可以由半導體材料(例如硅、或諸如砷化鎵或磷化銦的II1-V族半導體材料)制成。應當理解，半導體材料中可以存在雜質或其他材料組合，例如三元或四元化合物。
[0021]波導104可以制造于柔性襯底102的表面上。表面構圖可以涉及多種光刻掩蔽和蝕刻技術。蝕刻技術的一些示例包括反應離子蝕刻、感應耦合等離子體蝕刻以及濕法化學蝕刻。在另一實施例中，可以通過體微加工形成波導104，其中將波導104的材料結合到柔性襯底102，接下來減薄到低于100微米的最終厚度。可以將更小的單?；蚪咏鼏文２▽p薄到低于10微米或低于I微米的最終厚度。在一個實施例中，波導104的最終厚度大約為3微米。減薄流程的示例包括化學機械拋光、體濕法蝕刻和利用諸如氙二氟化物的活性氣體蝕刻?？梢酝ㄟ^引入具有適當抗張強度但仍有充分柔性的承載層來確保結構完整性。本領域的技術人員會理解，可以使用其他晶片級的襯底轉移工藝將形成為光學器件層的波導轉移到諸如襯底10的膜上。
[0022]在另一個示例中，波導104可以嵌入柔性襯底102之內。由于每個波導周圍是相同或相似的包覆材料，所以嵌入波導104可以在波導之內提供更好的光學模式包含。在波導104附近可以將襯底102分層以便嵌入波導104。在另一個示例中，波導104可以是半導體層的摻雜區(qū)域，在摻雜層上方沉積頂部半導體層以嵌入波導104?？梢岳没瘜W氣相沉積技術外延生長或沉積半導體層。
[0023]波導104可以設置于襯底102上或襯底102之內，使得所有波導都彼此平行。在波導104設置于半導體或塑料襯底的層上時，它們能夠生成柔性光學集成電路。
[0024]圖1B-D示出了可以將襯底102彎折成不同形狀的各種方式。圖1B示出了被卷繞成圓柱形的襯底102，其包含嵌入的波導104。圖1C示出了襯底102，其自身被卷繞以生成螺旋模式的波導104。圖1D示出了被折疊以生成分層模式的襯底102。在需要進行圓形或錐形掃描時，襯底102的圓形和螺旋布置是有用的。在希望有致密三維掃描模式時，圖1C和ID可能特別有用。也可以考慮其他形狀而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。
[0025]波導和柔性襯底的這種組合在被彎折時可以與有源元件組合以將光束從一個波導切換到另一個波導。通過這種方式，可以進行掃描而無需機械掃描模塊。有源元件可以基于例如電光、熱光或載流子注入效應。與終端光學系統(tǒng)組合，可以實現用于OCT成像的無運動(沒有任何運動部分)掃描系統(tǒng)，終端光學系統(tǒng)將來自每個波導的光聚焦到樣品表面的不同點上。傳統(tǒng)PLC內部界定的波導從定義上講是共面的。這會阻礙為一些應用(例如基于內窺鏡或導管的OCT系統(tǒng))使用基于PLC的無運動掃描系統(tǒng)，在這些應用中需要特殊的樣品掃描方案(例如，徑向掃描或錐形掃描)。對于獲得徑向或錐形圖像信息而言，線掃描器通常效率低下。原因在于，將來自PLC中共面波導陣列的光束轉換成組織上的復雜掃描圖案所需的光學聚焦系統(tǒng)實施起來很難。為了解決這個問題，一種系統(tǒng)可以使用柔性波導，例如參考圖1A-1D所述的實施例。
[0026]圖2A-D提供了根據實施例包括柔性波導系統(tǒng)的導管或內窺鏡末端的各種視圖。虛線中所示的元件被示為處在外殼201之內。
[0027]圖2A示出了探頭的側視圖，其包括外殼201、光引導元件202、柔性波導系統(tǒng)204和設置于探頭遠端208的光學元件206。光引導元件202可以是，例如單個光纖或一束光纖。或者，光引導元件202可以是在襯底上制造的平面波導。在一個示例中，光引導元件202是在柔性波導系統(tǒng)204中包括的同一柔性襯底上制造的波導。
[0028]柔性波導系統(tǒng)204可以包括多個類似于圖1A-D中所述襯底102的波導。此外，可以將柔性波導系統(tǒng)204卷繞成例如圓柱形或螺旋形狀。在實施例中，外殼201的遠端208的直徑小于3mm。在另一個不例中，遠端208的直徑小于1mm。
[0029]根據實施例，光學元件206將來自柔性波導系統(tǒng)204的光引導到樣品上。光學元件206可以是，例如任意數量的透鏡和/或反射鏡，被設計成向要成像的樣品引導離開遠端208的光。光學元件206也可以被設計成收集從樣品散射回的光。在一個實施例中，光學元件206包括至少一個透鏡，即梯度折射率(GRIN)透鏡。在另一個示例中，光學元件206包括一個或多個球面透鏡部件。此外或替代地，遠端208可以包括反射鏡，以在光離開遠端208時以特定角度引導光。這種反射鏡也可用于收集以特定角度離開樣品的光。這種反射鏡可以是靜態(tài)的反射鏡或可移動的反射鏡。
[0030]根據實施例，光引導元件202被配置成在柔性波導系統(tǒng)204和不在外殼201之內設置的其他光學部件之間傳輸光。在另一個示例中，其他光學部件直接與外殼201之內的柔性波導系統(tǒng)耦合。這些其他光學部件可以包括電或熱調制器，以改變光的頻率。其他光學部件還可以包括一個或多個干涉儀，以使光發(fā)生相長和/或相消干涉?？梢岳酶缮鎯x進行時域或頻域光學相干斷層攝影。
[0031]盡管僅示出了一個光引導元件202，但應當理解，可以使用任意數量的光引導元件將來自柔性波導系統(tǒng)204之內各種波導的光引導到系統(tǒng)的其他光學部件?；蛘?，可以利用一個或多個光學開關以切換到柔性波導系統(tǒng)204中多個波導的特定波導，以將光耦合到光引導元件202。
[0032]圖2B示出了根據實施例向探頭的遠端208中看到的前視圖。光學元件206可以填充遠端208處的區(qū)域。這樣一來，利用虛線在光學元件206后方示出了柔性波導系統(tǒng)204。根據實施例，柔性波導系統(tǒng)204被包裹成管狀形狀。
[0033]圖2C不出了根據實施例，在外殼201之內包括柔性波導系統(tǒng)204和光學兀件206的探頭的頂視圖?？梢钥吹剑庖龑г?02連接到外殼201之內的柔性波導系統(tǒng)204。
[0034]圖2D示出了探頭末端的透視圖。根據實施例，觀察到探頭的圓柱形外殼201之內設置的柔性波導系統(tǒng)204的圓柱形狀。根據實施例，光引導元件202可以耦合到柔性波導系統(tǒng)204的一部分，或者可以耦合到柔性波導系統(tǒng)204中的所有波導。示出了單個光引導元件202 ;不過，可以在柔性波導系統(tǒng)204的基本整個周邊附近設置多個光引導元件，以俘獲來自柔性波導系統(tǒng)204的波導的光。
[0035]另一個光學元件可以用于將來自光引導元件202的光引導到柔性波導系統(tǒng)204上的一個或多個波導。例如，可以在光引導元件202和柔性波導系統(tǒng)204之間設置復用器。在另一個示例中，在柔性波導系統(tǒng)204的襯底上設置復用器。復用器可以包括一個或多個光學開關、循環(huán)器、波束引導調制器等。復用器能夠將經由柔性波導系統(tǒng)204的很多光路與經由光引導元件202的單個光路整合。
[0036]圖3示出了根據實施例包括柔性波導系統(tǒng)的使用的示例OCT系統(tǒng)300的圖。OCT系統(tǒng)300包括光傳感器302、一個或多個干涉儀304、將干涉儀304耦合到復用器308的光引導元件306、柔性波導系統(tǒng)310和光學元件312。在圖3中所示的示例中，光學元件312為GRIN透鏡。圖3中未示出的是光源，它會產生光，光會被引導到距光學元件312—定距離的樣品314上。也可以將光源產生的光向下引導到光引導元件306并在其到達樣品314的路上通過柔性波導系統(tǒng)310。在實施例中，光源也可以用作參考光。
[0037]在一個實施例中，使用一個或多個干涉儀304進行時域光學相干斷層攝影(TD-OCT)。調制一個或多個干涉儀304的基準臂的光路長度以便調制基準光束。在調制的基準光束與從樣品314接收的光束組合時，所得的干涉分辨了來自樣品314給定深度的信號貢獻?？梢噪S著時間推移改變基準臂的光路長度，以在樣品314的不同深度處產生圖像數據。傳統(tǒng)上，通過在基準光束的路徑中機械移動一個或多個反射鏡來進行光路長度的調制。不過，也考慮了其他調制技術，例如，耦合到波導的熱光或電光調制器，用于改變波導之內光的光路長度。
[0038]在另一個實施例中，使用一個或多個干涉儀304進行頻域光學相干斷層攝影(FD-OCT)。在進行FD-OCT時，可以通過，例如使用光傳感器302處的多個頻譜分離的探測器，基本同時分析樣品314的多個深度?？梢詫鈧鞲衅?02接收的信號進行傅里葉變換以求解與樣品314的各個深度相關聯(lián)的各種信號分量。在一個示例中，執(zhí)行FD-OCT允許在各個深度采集圖像信息，而無需改變一個或多個干涉儀304中基準臂的光路長度。
[0039]復用器308可以被配置成，在從柔性波導系統(tǒng)310上的波導的第二子集接收從樣品314散射回的光的同時，通過柔性波導系統(tǒng)310上的波導的第一子集傳輸光。在光從樣品314反射回光學元件312中時，根據一個實施例，它沿著光引導元件306向一個或多個干涉儀304返回。在另一個示例中，光可以利用與經由光引導元件306不同的路徑返回一個或多個干涉儀304。一個或多個干涉儀304可以將光與基準光組合以使光相長和/或相消干涉。在光傳感器302處收集與執(zhí)行TD-OCT時樣品314的給定深度或執(zhí)行FD-OCT時樣品314的多個深度相關聯(lián)的分辨光。
[0040]樣品314可以是組織樣品，例如心臟或結腸的襯里。由于柔性波導系統(tǒng)310中有多個波導，所以可以一次對樣品314上的多個位置成像。此外，由于波導是圓形布置的，所以可以從樣品314收集徑向和/或錐形圖像信息。
[0041]圖4示出了流程圖，示出了根據本發(fā)明實施例制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的方法400。系統(tǒng)的制造可以涉及在諸如圖1B-1D中所示那些的柔性材料上制造多個波導。要認識到，方法400可以包括除圖示那些之外的操作，或以與圖示不同的次序執(zhí)行操作。
[0042]方法400開始于步驟402，其中根據實施例將半導體層結合到柔性材料層。半導體可以是例如硅或砷化鎵。柔性材料可以是例如PDMS或聚對二甲苯。結合可以是陽極技術或可以使用本文給出的相關領域技術人員已知的其他技術。
[0043]方法400繼續(xù)進行到步驟404，其中對半導體層減薄。減薄可以產生厚度小于10微米的半導體層。在一個實施例中，半導體層的最終厚度大約為3微米?？梢岳没瘜W機械拋光(CMP)進行減薄流程。應當理解，在初始結合到柔性材料時半導體層已經足夠薄的情況下，步驟404可能不是必要的。
[0044]在步驟406中，根據實施例，對半導體層進行構圖以在柔性材料上形成波導。半導體層的構圖可以涉及常規(guī)光刻技術，以首先對半導體層上方的光致抗蝕劑層進行構圖，并且接下來蝕刻暴露的半導體材料以形成波導?；蛘?，可以使用諸如氮化硅的硬掩模材料替代光致抗蝕劑。在一個實施例中，將波導形成為柔性材料上基本平行的線條。在形成波導之后，可以在波導頂部沉積或增加包覆材料，以在波導芯之內進一步限定光模式。
[0045]在步驟408中，根據實施例，將具有多個波導的柔性材料層彎折成特定形狀。在一個示例中，可以將柔性材料分別彎折成圖1B和IC中所示的圓柱形或螺旋形狀。大致圓形的形狀可以輔助將柔性波導置于管狀設備中，例如導管或內窺鏡中。也可以考慮其他形狀以更方便地將柔性波導置于各種裝置中。波導的各種彎折形狀能夠減小光學系統(tǒng)的形狀因子，并且還提供了從嚴格共面的波導不容易獲得的其他成像技術。
[0046]在步驟410中，根據實施例，將多個波導耦合到一個或多個干涉儀。一個或多個干涉儀將從多個波導的至少一部分接收的光與基準光束組合以進行OCT成像。波導和干涉儀之間的耦合可以涉及任意數量的光引導元件、透鏡、反射鏡、復用器等。例如，可以使用諸如光纖的光引導元件將來自多個波導的光耦合到一個或多個干涉儀。在另一個示例中，可以使用一個或多個透鏡將離開多個波導的光聚焦到光引導元件上，或直接聚焦到作為一個或多個干涉儀的一部分集成的光學元件上。
[0047]圖5示出了流程圖，示出了根據本發(fā)明另一實施例制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的方法500。要認識到，方法500可以包括除圖示那些之外的操作，或以與圖示不同的次序執(zhí)行操作。方法500開始于步驟502，其中根據實施例對絕緣體上硅(SOI)晶片的器件層進行構圖以形成波導。SOI晶片可以包括半導體器件層、掩埋二氧化硅層和可以厚達幾百微米的基板層(handle layer)。不過,應當認識到,方法500中描述的SOI晶片和制造工藝不應限于使用硅作為器件層，也可以使用其他半導體和聚合物材料。如上所述，半導體層的構圖可以涉及常規(guī)光刻技術，以首先對半導體層上方的光致抗蝕劑層進行構圖，并且接下來蝕刻暴露的半導體材料以形成波導。或者，可以使用諸如氮化硅的硬掩模材料替代光致抗蝕劑。在一個實施例中，將波導形成為柔性材料上基本平行的線條。器件層可以具有例如小于10微米的厚度。在一個實施例中，器件層的最終厚度大約為3微米。在形成波導之后，可以在波導頂部沉積或增加包覆材料，以在波導芯之內進一步限定光模式?？梢栽黾悠渌牧蠈踊蚬に嚥襟E以實現額外的電學或光學功能。
[0048]方法500繼續(xù)進行到步驟504，其中根據實施例，在SOI晶片頂部沉積薄柔性材料層，確從而保很好地粘附到已經界定了波導的器件層。柔性材料可以是例如PDMS或聚對二甲苯。將通過旋涂、基于溫度和壓力施加的層轉移或本描述給出的相關領域中的技術人員已知的其他方法進行沉積?？梢酝ㄟ^利用O2等離子體或其他手段(例如中間粘附促進層)進行表面準備，來確保柔性材料和已經界定波導的器件層之間的粘附?？梢允褂帽疚慕o出的相關領域技術人員已知的其他技術來改善粘附。
[0049]方法500繼續(xù)進行到步驟506，其中根據實施例將頂部具有柔性材料的SOI晶片附著于承載襯底?？梢酝ㄟ^薄的粘合層(包括光致抗蝕劑層)實現這樣的附著?？梢赃x擇粘合劑以便利用溶劑容易去除而不會對柔性層或波導造成負面影響。這樣的溶劑可以是，例如丙酮、甲醇、異丙醇或任何其他有機或無機溶劑。
[0050]方法500繼續(xù)進行步驟508，其中利用掩埋氧化物層作為停止層來蝕刻SOI晶片的基板層?？梢岳脻穹ǜ飨虍愋晕g刻、濕法各向同性蝕刻、深度反應離子蝕刻、其他基于等離子體的蝕刻工藝或閱讀本文的相關領域技術人員已知的其他手段進行這一蝕刻步驟?？梢酝ㄟ^光刻步驟調節(jié)這一蝕刻步驟，其中通過軟掩?；蛴惭谀１Ｗo固體硅島?？梢栽谛枰姆秶畠仍谘诼裱趸锷媳Ａ暨@種剛性島以加強該結構，以便滿足封裝、功能或其他應用需要。
[0051]在步驟510中，根據實施例，接下來利用蝕刻溶液蝕刻掉掩埋氧化物層。在一個示例中，可以選擇蝕刻溶液以對于波導材料具有零或可忽略的蝕刻速率，以保護波導。這種蝕刻劑可以基于氫氟酸(HF)，但如相關領域技術人員所知那樣，其他組成是可能的。在步驟512中，根據實施例，在暴露的硅波導上沉積另一柔性層。不過，步驟512是任選的，額外的柔性層夾住波導，以便保護光學線路，增加額外的機械強度并改善波導附近的包層。在這一步驟中，可以進一步對柔性光學線路構圖，由此可以在襯底中界定任意形狀。可以使用這樣的形狀來增強柔性、簡化封裝或其他目的?？梢岳霉饪萄谀磉M行構圖，以保護柔性光學線路不受蝕刻步驟影響。例如，可以通過基于等離子體的蝕刻工藝實現柔性光學線路的蝕刻。
[0052]在步驟514中，根據實施例，從承載襯底釋放柔性光學線路?？梢栽趯⒔Y合到承載襯底的柔性光學線路切割成足夠尺寸的管芯之后，在管芯層級上進行釋放?？梢岳脙H溶解粘附層的溶劑來進行釋放。
[0053]在步驟516中，根據實施例，將柔性光學線路彎折成特定形狀。在一個示例中，可以將柔性光學線路分別彎折成圖1B和IC中所示的圓柱形或螺旋形狀。大致圓形的形狀可以輔助將柔性波導置于管狀設備中，例如導管或內窺鏡中。也可以考慮其他形狀以更方便地將柔性波導置于各種裝置中。波導的各種彎折形狀能夠減小光學系統(tǒng)的形狀因子，并且還提供了從嚴格共面的波導不容易獲得的其他成像技術。
[0054]在步驟518中，根據實施例，將柔性材料上的多個波導耦合到一個或多個干涉儀。一個或多個干涉儀將從多個波導的至少一部分接收的光與基準光束組合以進行OCT成像。波導和干涉儀之間的耦合可以涉及任意數量的光引導元件、透鏡、反射鏡、復用器等。例如，可以使用諸如光纖的光引導元件將來自多個波導的光耦合到一個或多個干涉儀。在另一個示例中，可以使用一個或多個透鏡將離開多個波導的光聚焦到光引導元件上，或直接聚焦到作為一個或多個干涉儀的一部分集成的光學元件上。
[0055]本文描述的柔性波導系統(tǒng)的一些實施例提供了特定的結構優(yōu)點。例如，設置于柔性襯底上的波導相對于獨立的光纖可以具有尺寸優(yōu)勢，因為可以將設置于襯底上的波導做成比獨立光纖小得多，因為可以將襯底用作波導的結構支撐。利用更小的波導允許在給定面積上封裝更多波導。這樣一來，可以針對給定表面面積獲取更多個體數據點。此外，一旦在襯底上設置了波導，就可以將波導組織成具體的穩(wěn)定形狀，利用獨立的光纖這些可能是不可能的或不容易的。
[0056]上文已經在例示指定功能實施方式及其關系的功能構造塊的幫助下描述了本發(fā)明的實施例。在此已經任意定義了這些功能構造塊的邊界以便于描述。只要適當地執(zhí)行指定功能及其關系，就可以定義替代的邊界。
[0057]具體實施例的以上描述將充分揭示本發(fā)明的一般性質，使得其他人能夠應用本領域的技能知識，無需過度的試驗就容易地針對各種應用修改和/或調整這種具體實施例，而不脫離本發(fā)明的一般概念。因此，基于本文給出的教導和指導，這樣的調整和修改意在處于所公開實施例的等價物的含義和范圍之內。要理解的是，本文使用的措辭或術語是出于描述而非限制的目的，因此本說明書的術語或措辭要由技術人員根據教導和指導進行解釋。
【權利要求】
1.一種用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)，包括: 基本柔性材料的襯底； 設置于所述襯底上的多個波導； 設置于所述多個波導的遠端的光學元件； 一個或多個干涉儀，其被配置成組合基準光與由所述多個波導的至少一部分接收的光以分辨來自所述樣品的給定深度的貢獻；以及 耦合于所述多個波導和所述一個或多個干涉儀之間的光引導元件。
2.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述襯底為聚合物。
3.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述聚合物為PDMS。
4.根據權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述聚合物為聚對二甲苯。
5.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述襯底為柔性半導體。
6.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個波導由硅、砷化鎵、磷化銦和聚合物中的至少一種構成。
7.根據權利要求 1所述的系統(tǒng)，還包括光復用器，其被配置成將來自所述光引導元件的光的路徑切換到所述多個波導中的一個或多個。
8.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述襯底被配置成卷繞成基本圓柱形形狀。
9.根據權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述襯底設置于基本圓柱形外殼之內。
10.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光學元件包括一個或多個反射鏡。
11.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光學元件包括一個或多個透鏡。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個透鏡中的至少一個是梯度折射率透鏡。
13.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述深度分辨成像包括光學相干斷層攝影(OCT)。
14.根據權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述光引導元件是光纖。
15.一種用于對樣品進行深度分辨成像的系統(tǒng)，包括: 基本柔性材料的襯底； 設置于所述襯底上的多個波導； 設置于所述多個波導的遠端的光學元件； 一個或多個干涉儀，其被配置成組合基準光與由所述多個波導的至少一部分接收的光以分辨來自所述樣品的多個深度的貢獻；以及 耦合于所述多個波導和所述一個或多個干涉儀之間的光引導元件。
16.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，還包括光復用器，其被配置成將來自所述光引導元件的光的路徑切換到所述多個波導中的一個或多個。
17.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述襯底被配置成卷繞成基本圓柱形形狀。
18.根據權利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述襯底設置于基本圓柱形外殼之內。
19.根據權利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述深度分辨成像包括光學相干斷層攝影(OCT)。
20.一種制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的方法，包括: 將半導體材料層結合到柔性材料層；將所述半導體材料層減薄到小于10微米的厚度； 對所述半導體材料層進行構圖以形成結合到所述柔性材料層的多個波導； 彎折結合了所述多個波導的所述柔性材料層；以及 將彎折的柔性材料上的所述多個波導耦合到用于執(zhí)行光學相干斷層攝影的一個或多個干涉儀。
21.一種制造光學相干斷層攝影系統(tǒng)的方法，包括: 對SOI晶片的器件層中的半導體材料層構圖以形成多個波導，其中所述SOI晶片包括: 器件層， 掩埋氧化物層，以及 基板層； 在所述器件層中形成的所述多個波導上方沉積第一柔性材料層； 蝕刻所述SOI晶片的所述基板層以基本去除所述基板層； 蝕刻所述SOI晶片的所述 掩埋氧化物層以基本去除所述掩埋氧化物層； 在所述多個波導上方沉積第二柔性材料層，從而在所述第一和第二柔性材料層之間夾置所述多個波導，以形成柔性光學線路； 彎折所述柔性光學線路；以及 將彎折的柔性光學線路上的所述多個波導耦合到用于執(zhí)行光學相干斷層攝影的一個或多個干涉儀。
【文檔編號】G02B6/06GK104081235SQ201380007875
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權日:2012年2月7日
【發(fā)明者】J·L·路比古文奧, E·馬伽羅巴爾巴斯 申請人:梅德路米克斯有限公司