专利名称：利用光的传播模式测量物质中的光学不均匀性和其他属性的制作方法
技术领域：
本申请涉及多种物质的非侵入、光学探测，包括但不限于人类和动物的皮肤、身体组织和器官。
背景技术：
通过非侵入光学手段来勘测物质是许多研究的目标，因为物质中的光-物质相互作用的不均匀性可以揭示其结构、组成、生理和生物信息。多种基于光学相干区域反射法(OCDR)的技术可以用于多种物质的光学探测，包括但不限于人类和动物的皮肤、身体组织和器官，以提供这些物质的层析成像测量。在许多OCDR系统中，将来自光源的光分为采样光束和基准光束，分别沿两个分离的光路传播。光源可以是部分相干光源。采样光束沿着其自身的光路传播，照射在待研究的物质(或样品)上，而基准光束沿分离的路径朝向基准表面传播。然后，使样品反射的光束与基准表面反射的光束彼此叠加，以进行光学干涉。因为基于波长的相位延迟的缘故，干涉不会导致可观察的条纹，除非采样和基准光束的两个光路长度非常近似。这提供了测距的物理机制。分束器可以用于分路来自光源的光，并组合反射米样光束和反射基准光束，以便在光检测器进行检测。使用相同的器件来分路和重组辐射主要是根据公知的迈克尔逊(Michelson)干涉仪。在 Born 和 Wolf 的“光学原理(Principles of Optics) ”, PergamonPress (1980)中总结了针对部分相干光的干涉的发现和理论。
自由空间Michelson干涉仪中的低相干光用于测量目的。基于光纤元件的光学干涉仪用在以低相干光作为表现物质的特性的手段的多种仪器中。光纤OCDR的多种实施例可以在以下文件中所公开的器件中找到Sorin等,美国专利5，202, 745 ;Marcus等,美国专利 5，659，392 ；Mandella 等，美国专利 6，252，666 ；以及 Tearney 等，美国专利 6，421，164。将O⑶R以特定光学结构应用在医学诊断中已经公知为“光学相干层析成像”(OCT)。图I示出了用在如美国专利6，421，164和其他公开中所公开的多种光纤O⑶R系统中的典型光学布局。光纤分束器与两根光纤哨合，这两根光纤分别用于传导Michel son结构中的采样和基准光束。对于这些和其他实施方式中的大多数共同的是，首先，将来自低相干光源的光福射分为两个分离的光束，其中米样光束在样品波导中传播，与样品相互作用，而基准光束在基准波导中传播。然后，光纤分束器 组合来自样品的反射辐射和来自基准波导的基准光，以引起干涉。
发明内容
在本申请中描述的、用于非侵入光学探测的设计、技术和典型实施方式利用了沿一个或多个公共光波导内部实质上相同的光路传播的不同光波和模式的叠加和相互作用。当光波或模式之一与待研究物质相互作用时，其与另一光波或模式的叠加可以用于获取与物质的光学属性有关的信息的目的。在本申请中描述的方法和设备至少部分基于对多种技术问题的重视和在商用和用户友好设备中实现OCDR的实际考虑，以及由上述参考专利和其他公开所公开的OCDR系统中的各种技术限制。作为示例，与图I所示或前述专利中所描述的OCDR系统设计相关联的至少一个缺点是将基准光束与采样光束分离。由于光路的分离，两个光束之间的相对光学相位或差分延迟可能会经历不受控制的波动和变化，如不同的物理长度、振动、温度、波导弯曲等。例如，当样品臂是与基准臂分离的基于光纤的导管的形式时，对光纤的操作可能会引起采样和基准光束之间的差分相位的显著波动和漂移。这种波动和漂移可能会对测量造成不利的影响。例如，两个光束之间的差分相位的波动和漂移可能会引起相位敏感测量中的技术难题，如绝对折射率和双折射测量。在本申请中描述的多种示例中，并未物理地分隔光辐射，使其沿不同的光路传播。代替地，沿通过一个或多个公共光波导的实质上相同的光路，传导所有传播波和模式。这种具有公共光路的设计可以有利地用于在系统中出现环境波动时、稳定不同辐射波和模式之间的相对相位，如温度变化、系统尤其是波导的物理移动、对波导和系统的振动和声学冲击。在这个和其他方案中，设计本系统以废除多种基于干涉仪的系统中的双光束路径结构(其中样品光和基准光在部分不同的光路中传播)，以极大地减小差分相位延迟的上述波动和漂移。因此，本系统借助于其光学设计具有差分光学路径的“内在”稳定性，并且对于一些相位敏感测量是有益的，如确定绝对反射相位和双折射等。此外，本申请中所描述的技术和器件通过使用公共光路来传导光，简化了用于光学探测的器件的结构和光学配置。在多种应用中，获得样品内部、隔离体内的材料的吸收特性可能是有益的。在其他情况下，可能希望通过其特征谱吸收率，标识出一些物质的分布。在一些OCDR系统中，如前述专利中的系统，困难的是，针对这些和其他谱特性，直接进行光学不均匀性的测量。可以配置本申请中所描述的系统和技术，允许样品的这些和其他谱特性的直接测量。
下面，描述典型实施方式，以示出本系统和技术的多种特征和优点。这种特征之一是通过利用低相干辐射的非侵入手段获取与物质中的光学不均匀性有关的信息的方法和设备。另一特征是通过消除将光辐射分为样品路径和基准路径的必要，实现高信号稳定性和高信噪比。例如，额外的特征包括可以进行如双折射和绝对折射率等相位解析测量的平台、获得与谱吸收率有关的光学不均匀性的能力、解决各种基于干涉仪的光学系统中由于偏振变化而引起的信号漂移和衰落的问题、以及以简单的光学排列有效地使用源辐射。这里所描述的系统和技术的优点尤其包括提高性能和设备可靠性、简化操作和维护、简化光学布局、降低设备复杂性、降低制造复杂性和成本。将描述用于光学传感样品的多种典型方法和技术。在一些实施方式中，两个不同光学传播模式(例如，第一和第二模式)的输入光通过公共输入光路通往光学探头，所述光学探头将第二模式的部分输入光发送到样品上。探头将第一模式的光和来自样品的、第二模式的返回光通过公共光路送往检测�？椤＠纾饫锼枋龅囊恢址椒òㄒ韵虏街�。通过光波导，向样品传导第一传播模 式和第二、不同传播模式的光辐射。使第一传播模式的辐射远离样品，不到达样品。传导第二传播模式的辐射，与样品相互作用，以根据相互作用，产生返回辐射。将第二传播模式的返回辐射和第一传播模式的辐射耦合到远离样品的光波导中。接下来，使用来自光波导的第二传播模式的返回辐射和第一传播模式的辐射，以提取出样品的信息。作为另一示例，描述了一种用于对样品进行光学测量的器件，包括波导、探头和检测�？�。波导支持第一传播模式和第二、不同传播模式，并用于接收和传导第一和第二传播模式的输入光束。探头与波导相耦合，以接收输入光束，并将第一传播模式的第一部分输入光束以第一传播模式反射回波导，并将第二传播模式的第二部分输入光束送往样品。探头收集来自样品的、对第二部分的反射，并将反射输出到波导，作为第二传播模式的反射第二部分。检测�？橛糜诮邮詹ǖ贾械姆瓷涞谝徊糠趾头瓷涞诙糠郑⑻崛〕鲇煞瓷涞诙糠中难返男畔ⅰ１旧昵牖姑枋隽耸褂靡桓鍪淙氩ǖ枷蚬庋酵反际淙牍庖约笆褂昧硪皇涑霾ǖ即祭醋怨庋酵返氖涑龅钠骷�。例如，一种用于对样品进行光学测量的器件可以包括输入波导，支持第一传播模式和第二、不同传播模式，接收并传导第一和第二传播模式的输入光束。所述器件还可以包括输出波导，支持第一和第二传播模式。在此器件中，探头可以与输入波导相I禹合以接收输入光束，并与输出波导相I禹合，探头可用于将第一传播模式的第一部分输入光束以第一传播模式传导到输出波导中，并将第二传播模式的第二部分输入光束传导到样品上。探头收集来自样品的、对第二波分的反射，并将发射输出到输出波导，作为第二传播模式的反射第二部分。此外，此器件中可以包括检测�？椋糜诮邮帐涑霾ǖ贾械姆瓷涞谝徊糠趾头瓷涞诙糠郑⑻崛〕鲇煞瓷涞诙糠中难返男畔�。在一些其他实施方式中，将单一光传播模式(例如，第一预定模式)的光送往待测样品附近的光学探头。光学探头使输入光的第一部分以第一模式远离样品，将输入光的第二部分送往样品。然后，光学探头以第二、不同模式传导来自样品的返回光，在公共光路中与第一模式的第一部分共同传播。例如，一种用于对样品进行光学测量的方法包括以下步骤。将第一传播模式的传导光束送往样品。在第一传播模式的第一部分传导光到达样品之前，在样品附近的位置处，使第一部分远离样品。传导第一传播模式的第二部分到达样品。控制来自样品的、对第二部分的反射，使其处于不同于第一传播模式的第二传播模式，以产生反射第二部分。然后，通过公共波导，将第一传播模式的反射第一部分和第二传播模式的反射第二部分传导到检测�？橹校源臃瓷涞诙糠种刑崛〕鲇胙酚泄氐男畔�。还描述了另一种用于对样品进行光学测量的方法。在此方法中，将第一传播模式的光送往待测样品附近。然后，在样品附近，不到达样品，使第一传播模式的第一部分光远离样品传播。将第一传播模式的第二部分光送往样品，引起在样品处的反射。控制来自样品的反射光，使其处于与第一传播模式独立的第二传播模式，以便沿公共光路与第一部分共同传播。利用第一传播模式的第一部分和第二传播模式的反射光来获得样品的信息。本申请还描述了用于对样品进行光学测量的器件和系统的典型实施方式，其中光探头接收一个模式的输入光并输出两个模式的光。这种器件的一个示例包括波导，用于接收和传导第一传播模式的输入光束；和探头，与波导相稱合以接收输入光束，并将输入光束的第一部分以第一传播模式反射回波导，以及将输入光束的第二部分送往样品。此探头收集来自样品的、对第二部分的反射，并将反射以不同于第一传播模式的第二传播模式输出到波导，作为反射第二部分。此器件还包括检测�？椋糜诮邮詹ǖ贾械姆瓷涞谝徊糠趾头瓷涞诙糠郑⑻崛〕鲇煞瓷涞诙糠中难返男畔�。在另一示例中，公开了一种用于对样品进行光学测量的设备，包括光源；波导，至少支持第一和第二独立传播模式，并将来自光源的、第一传播模式的光辐射传导到待测样品的附近；探头，在样品的附近，端接波导，并反转波导中、一部分第一传播模式的传播方向，同时将剩余的光辐射传向样品，所述探头可用于将来自样品的反射光转换为第二传播模式；以及差分延迟调制器，传输来自探头和波导的、第一和第二传播模式的光，并改变第一和第二传播模式之间的相对光路长度。在此设备中，包括模式组合器，用于接收来自差分延迟调制器的光，并用于通过将每个模式的一部分转换为一对新模式，叠加第一和第二传播模式。在此设备中，使用至少一个光电检测器，用于接收两个新模式中的至少一个的光。此外，使用电子控制器与光电检测器进行通信，并用于从光电检测器的输出中提取出样品的信息。在另一示例中，描述了一种器件，包括光波导、光学探头和光学检测�？�。光波导用于传导第一光学模式的光辐射。光学探头与光波导相耦合，用于接收光辐射。所述光学探头可用于(I)将光辐射的一部分重定向回光波导，同时向样品传播剩余的辐射；(2)接收来自样品的反射或后向散射辐射，并将其送入波导；以及(3)控制来自样品的反射或后向散射光，使其处于不同于第一光学模式的第二光学模式。光学检测�？橛糜谕üǖ冀邮沼商酵分囟ㄏ虻姆洌⒔谝缓偷诙庋Ｊ降墓夥洌辽僖徊糠郑晃补庋Ｊ�。用于对样品进行光学测量的器件的另一示例包括输入波导、输出波导和探头。输入波导支持第一和第二不同传播模式，并用于接收和传导第一传播模式的输入光束。输出波导支持第一和第二不同传播模式。探头与输入波导相I禹合以接收输入光束，并与输出波导相I禹合以输出光。探头可用于将第一传播模式的第一部分输入光束送入输出波导，以及将第二部分输入光束送往样品。此外，探头收集来自样品的、对第二部分的反射，并以第二传播模式将反射输出到输出波导，作为反射第二部分。此外，此器件包括检测�？椋糜诮邮帐涑霾ǖ贾械姆瓷涞谝徊糠趾头瓷涞诙糠郑⑻崛〕鲇煞瓷涞诙糠中难返男�
肩、O本申请还描述了一种用于对样品进行光学测量的设备的示例。在此示例中，使用能够保持至少一个传播模式的第一波导。发射辐射的光源用于激励第一波导中的传播模式。光检测器用于以其第一端口端接第一波导，使进入第一端口的光模式，至少一部分，通过第二端口，并使进入第二端口的光模式，至少一部分，通过第三端口。所述设备还包括第二波导，支持至少两个独立传播模式，并具有与第二端口耦合的第一端、和第二端。具体地，探头与第二波导的第二端相耦合，并用于将部分光的传播方向反转回第二波导，并将剩余的光传向样品。此探头可用于将来自样品反射的收集光变换为由第二波导支持的正交模式，并将正交模式的光送入第二波导。还包括支持至少两个独立传播模式的第三波导，与光检测器的第三端口相连，用于从中接收光。利用差分延迟调制器与第三波导相连，以接收来自第二波导的光，并参照一个模式，向另一模式施加可变相位延迟和可变路径长度。支持至少两个独立模式的第四波导与差分延迟调制器相耦合，用于从中接收光。定位检测子系统以接收来自第四波导的光，并叠加来自第四波导的两个传播模式以形成两个相互正交的新 模式。此检测子系统包括两个光电检测器，分别接收新模式的光。此外，本申请描述了光学传感器件和系统，将单一传播模式的输入光送往光学探头，并使用光学探头以相同的模式、沿可以由一个或多个连接波导形成的公共传播路径、向检测�？榇嘉吹酱镅返墓夂痛友贩祷氐墓�。例如，基于此方案的器件可以包括至少支持光的输入传播模式的波导、与波导耦合的探头、和检测�？�。波导用于接收和传导输入传播模式的输入光束。探头用于接收输入光束，并将第一部分输入光束以输入传播模式反射回波导，以及将输入传播模式的第二部分输入光束送往样品。探头收集来自样品的、对第二部分的反射，并以输入传播模式向波导输出该反射，作为反射第二部分。检测�？橛糜诮邮绽醋圆ǖ嫉摹⑹淙氪ツＪ降姆瓷涞谝徊糠趾头瓷涞诙糠郑⑻崛〕鲇煞瓷涞诙糠中难返男畔ⅰＴ诟酵�、文字描述和权利要求书中，详细描述了这些和其他特征、系统配置、相关优点和实施方式的变体。
图I示出了具有位于两个分离光路中的基准和样品光束的、基于公知的Michelson干涉仪的传统光学传感器件的示例。图2示出了根据一个实施方式的传感器件的一个示例。图3示出了图2所示的系统的典型实施方式。图4示出了用在图3中的探头的一个典型实施方式和偏振选择反射器(PSR)的一个典型实施方式。图5A和5B示出了另一典型光学传感系统，使用三个波导和光定向器，在测量样品时，向和从探头传导两个模式的光。图6作为相位的函数示出了在图5A和5B的系统中的检测器处接收到的强度波形，其中检测光强度表现出拥有基频及其谐波的振荡波形。图7示出了图5B所示系统或图3所示系统用于获取光学不均匀性图像的一个典型操作。图8A和SB示出了光学传感系统的光学布局的一个典型设计及其利用电子控制器的系统实施方式，其中将单一模式用作输入光。图9示出了 系统实施方式的另一示例，其中光学探头接收单一输入模式的光，并将部分光转换为不同的模式。图IOA和IOB示出了用在传感系统中的探头的可能设计的两个示例，其中输入光
是单一模式的。图11示出了光检测器的一个实施方式，包括保偏光环行器和两个偏振分束器。图12示出了用在此光学传感系统中的光学差分延迟调制器的示例，其中施加外部控制信号，以控制差分延迟元件来改变和调制输出中的相对延迟。图12A和12B示出了用于实现图12中的光学差分延迟调制器的两个典型器件。图13A和13B示出了适合于实现图12所示的光学差分延迟调制器的机械可变延迟元件的两个示例。图14A示出了作为整个差分延迟调制器的一部分的、图12B中的延迟器件的典型实施方式。图14B示出了基于图14A所示的设计的延迟器件，其中反射镜和可变光学延迟线由图13A所示的机械延迟器件实现。图15示出了可代替如图5B所示的器件的光学传感系统。图16示出了基于图2所示的设计的系统，其中将可调谐滤波器插入在输入波导中，对两个不同模式的输入光进行滤波。图17示出了基于图8A所示的设计的另一典型系统，其中将可调谐滤波器插入在输入波导中，对单一模式的输入光进行滤波。图18示出了图16和17所示的器件中的可调谐带通滤波器的操作。图19A示出了人类皮肤组织的示例，其中可利用这里所描述的光学传感技术来测量表皮和皮下层之间的真皮层中的葡萄糖浓度。图19B示出了在I到2. 5微米之间的波长范围内、血液中的一些主要葡萄糖吸收峰。图20示出了图3所示的检测子系统的一个典型实施方式，其中使用两个衍射光栅来分离来自偏振分束器的输出光束中的不同谱分量。图21和22不出了向光学探头传导单一模式的光并以相同的单一模式传导来自探头的输出光的光学传感器件的示例。图23示出了针对图21和22所示的器件的光学探头的设计的示例，其中光学探头并不改变光的模式。
具体实施例方式在诸如光波导等光路中传播的光的能量可以位于不同的传播模式中。不同的传播模式可以具有多种形式。光的光学偏振态是这种传播模式的示例。在缺乏耦合机制时，两个独立的传播模式不会彼此混合。作为示例，两个正交的偏振模式不会彼此相互作用，即使这两个模式沿相同的光路或波导传播，并且空间上彼此叠加。本申请中所描述的典型技术和器件利用相同光路或波导中的光中的两个独立传播模式，来测量样品的光学属性。可以使用探头将光送往样品，可以是两个传播模式的，也可以是单一传播模式的，并接收来自样品的反射或后向散射光。例如，可以将一束第一传播模式的传导光送往样品。可以安排第一传播模式的第一部分在到达样品之间被反射，而允许第一传播模式的第二部分到达样品。控制来自样品的、对第二部分的反射，使其处于不同于第一传播模式的第二传播模式，以产生发射第二部分。通过公共波导，将第一传播模式的反射第一部分和第二传播模式的反射第二部分送入检测�？橹校员愦臃瓷涞诙糠种刑崛〕鲇胙酚泄氐男畔�。在另一不例中,可以通过光波导，向样品传导第一传播模式和第二、不同传播模式的光辐射。传导第一传播模式的辐射，使其远离样品，不到达样品。传导第二传播模式的辐射，使其与样品相互作用，以产生来自相互作用的返回辐射。将第二传播模式的返回辐射和第一传播模式的辐射耦合到远离样品的光波导中。然后，利用来自光波导的第二传播模式的返回辐射和第一传播模式的辐射，来提取出样品的信息。
在基于本申请公开的这些和其他实施方式中，限定两个独立模式在自由空间中的相同波导或相同光路中进行传播，除了探测光在探头和样品之间传播了额外的距离。此特征稳定了光的两个模式之间的相对相位或差分光路径，即使是发生波导的机械移动。这与其中样品光和基准光在不同光路中传播的干涉仪传感器件相反。这些具有分离光路的干涉仪传感器件易于受到由于差分光路中的变化而引起的噪声的影响，通常在光学结构上较为复杂，难于操作和实施。下述基于波导的示例部分设计用于克服这些和其他限制。图2示出了根据一个实施方式的传感器件的一个示例。此器件沿相同的波导将两个传播模式的光送往样品205附近的光学探头，用于获取样品中的光学不均匀性信息。在一些应用中，可以使用样品夹具来支撑样品205。将来自宽带光源201的光辐射耦合到第一双模波导271中，以激励两个正交传播模式001和002。光定向器210用于将两个模式传向第二双模波导272，第二双模波导272端接探头220。探头220可以配置为至少执行以下功能。探头220的第一个功能是反转波导272中、模式001的部分光的传播方向；探头220的第二个功能是重新整形模式002的剩余部分光，并将其传递到样品205 ；以及探头220的第三个功能是将从样品205反射的光收集到第二双模波导272中。然后，光定向器210将模式001和002的后向传播光送往第三波导273，并进一步传向差分延迟调制器250。差分延迟调制器250能够改变两个模式001和002之间的相对光路长度和光学相位。检测子系统260用于叠加两个传播模式001和002，以形成两个彼此正交的新模式，以便由光电检测器接收。每个新模式均为模式001和模式002的混合模式。在检测子系统260中、两个模式001和002的叠加允许进行距离检测。以模式002进入检测子系统260的光被样品反射，承载有与样品的光学不均匀性有关的信息，而另一模式001在探头220的内部旁路了样品205。只要这两个模式001和002保持独立地通过波导，其在检测子系统260中的叠加就可以用于获得与样品205有关的信息，而无需用在一些传统Michelson干涉仪系统中的分离光路。为了简化分析，通过在第一波导271中，假设模式001的振幅是第一线偏振E001，模式002的振幅是第二、正交线偏振E002，考虑源光谱的薄切片。样品205的特征在于本质上较为复杂的有效反射系数r ;差分延迟调制器350的特征在于作用于模式001的纯相移r。现在，通过将其投影到在矢量空间中相对旋转45度的一对新模式EA和EB上，叠加两个模式OOl和002。可以如下表示新模式Ea和Eb :
权利要求
1.一种用于对样品进行光学测量的设备，包括 a)光源； b)波导，至少支持第一和第二独立传播模式，并将来自光源的、第一传播模式的光辐射传导到待测样品的附近； c)探头，在样品的附近端接波导，并反转波导中、一部分第一传播模式的传播方向，同时将剩余的光辐射传向样品，所述探头用于控制来自样品的反射光为第二传播模式，并且在其中反转第一传播模式的那部分的传播方向的位置处与第一传播模式的那部分空间重叠并且共同传播； d)差分延迟调制器，传输来自探头和波导的、第一和第二传播模式的光，并改变第一和第二传播模式之间的相对光路长度； e)模式组合器，用于接收来自差分延迟调制器的光，并用于通过将每个模式的一部分转换为一对新模式，叠加第一和第二传播模式； f)至少一个光电检测器，用于接收两个新模式中的至少一个的光；以及 g)电子控制器，与光电检测器进行通信，并用于从光电检测器的输出中提取出样品的信息。
2.根据权利要求I所述的设备，其特征在于电子控制器与差分延迟调制器进行通信，并控制差分延迟调制器。
3.根据权利要求I所述的设备，其特征在于电子控制器与探头进行通信，并控制探头。
4.根据权利要求I所述的设备，其特征在于还包括可调谐光学带通滤波器，用于对去往探头的光或来自探头的光进行滤波，以选择样品的光谱响应进行测量。
5.一种用于对样品进行光学测量的设备，包括 第一波导，能够保持至少一个传播模式； 发射辐射的光源，用于激励第一波导中的传播模式； 光检测器，用于以其第一端口端接第一波导，使进入第一端口的光模式，至少一部分，通过第二端口，并使进入第二端口的光模式，至少一部分，通过第三端口 ； 第二波导，支持至少两个独立传播模式，并具有与第二端口耦合的第一端、和第二端； 探头，与第二波导的第二端相耦合，以将部分光的传播方向反转回第二波导，并将剩余的光传向样品，此探头将来自样品反射的收集光变换为由第二波导支持的正交模式，并将正交模式的光送入第二波导； 第三波导，支持至少两个独立传播模式，与光检测器的第三端口相连，用于从中接收光; 差分延迟调制器，与第三波导相连，以接收来自第二波导的光，并参照一个模式，向另一模式施加可变相位延迟和可变路径长度； 第四波导，支持至少两个独立模式，与差分延迟调制器相耦合，用于从中接收光； 检测子系统，对其进行定位以接收来自第四波导的光，并叠加来自第四波导的两个传播模式，以形成两个相互正交的新模式，此检测子系统包括两个光电检测器，分别接收新模式的光。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于第一、第二、第三和第四波导是支持两个正交偏振模式的保偏光纤。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于探头包括串联排列的具有有限折射率的、保偏光纤的无涂层或有涂层末端、透镜和四分之一波片或法拉第旋转器。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于差分延迟调制器包括至少一段可调谐双折射材料和至少一段固定双折射材料。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于可调谐双折射材料包括液晶材料。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于可调谐双折射材料包括铌酸锂晶体。
11.根据权利要求8所述的设备，其特征在于固定双折射材料包括石英或金红石。
12.根据权利要求5所述的设备，其特征在于差分延迟调制器包括用于按照模式分离 接 收光并通过固定路径传导一个模式而通过可变路径长度器件传导另一模式的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于可变路径长度器件包括 分束器，用于接收要延迟的光束，以及透射光束的一部分； 透明片，用于接收来自分束器的透射光，并进行旋转，以改变透射光的路径长度；以及 反射镜，用于将透射过透明片的光反射回透明片，使其到达分束器，分束器反射来自透明片的光，作为延迟输出。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于所述可变路径长度器件包括 光环行器，用于在第一端口接收要延迟的输入光束，并将输入光束送往第二端口 ； 透明片，用于接收来自光环行器的第二端口的光，并进行旋转，以改变从中穿过的光的路径长度；以及 反射镜，用于将透射过透明片的光反射回透明片，使其到达光环行器的第二光学端口，光环行器将来自第二端口的光送往第三端口，作为延迟输出。
15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于可变路径长度器件包括保偏光纤的压电延伸器。
16.根据权利要求12所述的设备，其特征在于可变路径长度器件包括两个光学准直器，以如下方式面向机械可移动后向反射器由一个准直器通过与后向反射器之间的折返收集来自另一准直器的准直光。
17.根据权利要求12所述的设备，其特征在于可变路径长度器件包括两个准直器，通过两次通过可旋转光学片并从反射器上反射，进行光学连接。
18.根据权利要求5所述的设备，其特征在于光检测器是保偏环行器，将第一波导支持的模式转换为第二波导支持的模式之一，以及将第二波导支持的独立模式转换为第三波导支持的对应独立模式。
19.根据权利要求5所述的设备，其特征在于光检测器包括 a)保偏环行器，将进入第一端口的偏振模式传递到第二端口，不改变偏振态，以及将进入第二端口的偏振模式传递到第三端口，不改变偏振态； b)第一偏振分束器，与保偏环行器的第二端口相连，并按照偏振态，将光分离到两个不同的路径中；以及 c)第二偏振分束器，与保偏环行器的第三端口相连，并按照偏振态，将光分离到两个不同的路径中。
20.根据权利要求5所述的设备，其特征在于光检测器是偏振敏感分束器。
21.根据权利要求5所述的设备，其特征在于检测子系统包括按如下方式定向的偏振分束器每个分割辐射是第四波导中的两个独立传播模式的叠加，并由光电检测器接收。
22.根据权利要求5所述的设备，其特征在于还包括可调谐带通滤波器，位于第一、第二、第三和第四波导之一中，用于对光进行滤波。
全文摘要
本申请描述了用于控制可以包括一个或多个波导(272)的公共光路中的光的传播模式以传感样品(205)的设计、实施方式和技术。
文档编号G01J3/42GK102866116SQ201210224730
公开日2013年1月9日 申请日期2004年6月4日 优先权日2003年6月4日
发明者王飞凌 申请人:突慧公司
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