CN112703442A - 具有线性波导的流通池 - Google Patents

Abstract

流通池例如包括：纳米阱层，该纳米阱层具有用以容纳样品的第一组纳米阱和第二组纳米阱；与第一组纳米阱相关联的第一线性波导，和与第二组纳米阱相关联的第二线性波导；以及用于第一线性波导的第一光栅，和用于第二线性波导的第二光栅，第一光栅和第二光栅提供第一光和第二光的差分耦合。

Description

具有线性波导的流通池

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年6月28日提交的标题为“FLOWCELLS WITH LINEARWAVEGUIDES”的美国临时专利申请No.62/868,423的优先权，该临时专利申请通过整体引用并入本文。

背景技术

可以使用多种分析过程中的一种或多种来分析不同材料的样品。例如，诸如高吞吐量DNA测序之类的测序可以作为基因组分析和其他基因研究的基础。例如，合成测序(SBS)技术使用修饰的脱氧核糖核苷酸三磷酸酯(dNTP)，其包括终止子和具有发射光谱的荧光染料。在这种和其他类型的测序中，基因材料样品的特性通过照射样品并检测响应于照射而生成的发射光(例如荧光)来确定。

可能期望确保样品分析的良好质量以及便于以相对高的速度执行分析。例如，在每个个体阶段被分析的样品材料的量驱动了得到的分析过程的吞吐量。可以尝试在分析仪器中更密集地分布样品材料，以允许在任何给定时间更多的材料得以分析。但是，分析系统的特性(诸如从成像光学器件可获得的最大分辨率)可能会限制这种方法能够增加吞吐量的程度。

发明内容

在第一方面，流通池包括：纳米阱层，其具有第一组纳米阱和第二组纳米阱以容纳样品；与第一组纳米阱相关联的第一线性波导，和与第二组纳米阱相关联的第二线性波导；用于第一线性波导的第一光栅，和用于第二线性波导的第二光栅，第一光栅和第二光栅提供第一光和第二光的差分耦合。

实施方式可以包括以下任何或所有特征。第一光栅和第二光栅在空间上彼此偏移。第一线性波导和第二线性波导被定位成彼此相邻，流通池还包括：第三线性波导，其被定位成与第二线性波导相邻且与第一线性波导相对。第三线性波导与第一线性波导共享第一光栅。流通池还包括用于第三线性波导的第三光栅。第三光栅具有与第一光栅所具有的相同的距第二光栅的空间偏移。第三光栅与第一光栅和第二光栅中的每个光栅在空间上偏移。第一光栅被定位成朝向第一线性波导的第一端部，其中第二光栅被定位成朝向第二线性波导的第二端部，并且其中第一端部被定位成与第二端部相对。第一光栅被定位在三角形基板上。第一光栅和第二光栅具有彼此不同的光栅周期。第一线性波导和第二线性波导被定位成彼此相邻，流通池还包括：第三线性波导，其被定位成与第二线性波导相邻且与第一线性波导相对；用于第三线性波导的第三光栅。第三光栅具有与第一光栅相同的光栅周期。第三光栅具有与第一光栅和第二光栅的光栅周期中的每一个不同的光栅周期。在第一组纳米阱和第二组纳米阱中的至少一组中的纳米阱彼此相距、具有根据用于流通池的发射光学器件的分辨率距离可分辨的间距。第一线性波导和第二线性波导被定位成与发射光学器件的分辨率距离相比更靠近彼此。第一光的差分耦合包括将第一光耦合到第一线性波导中以及将第一光到第二线性波导中的耦合最小化。第二光的差分耦合包括将第二光耦合到第二线性波导中以及将第二光到第一线性波导中的耦合最小化。差分耦合至少部分地是由于第一光栅或第二光栅中的一个或多个的耦合器参数而引起的。耦合器参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器形状、以及它们的组合。差分耦合至少部分地是由于第一线性波导或第二线性波导中的一个或多个的波导参数而引起的。波导参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：横截面轮廓、折射率差、模式匹配以及它们的组合。第一组纳米阱和第二组纳米阱以多边形阵列来布置。多边形阵列包括矩形阵列或六边形阵列。第一组纳米阱和第二组纳米阱以六边形阵列来布置，该六边形阵列形成至少一个六边形，六边形包括：第一组纳米阱中的第一和第二纳米阱，第一和第二纳米阱是沿着第一线性波导延伸的第一行纳米阱的一部分；第二组纳米阱中的第三、第四和第五纳米阱，第三、第四和第五纳米阱是沿着第二线性波导延伸的第二行纳米阱的一部分；以及第三组纳米阱中的第六和第七纳米阱，第六和第七纳米阱是沿着第三线性波导延伸的第三行纳米阱的一部分。第一组纳米阱包括第一行纳米阱，并且其中第二组纳米阱包括第二行纳米阱。第一行纳米阱和第二行纳米阱中的每一行与第一线性波导和第二线性波导中的至少一个对准。第一行纳米阱沿着第一线性波导延伸，其中第二行纳米阱沿着第二线性波导延伸，其中第一线性波导与第二线性波导平行且相邻，并且其中第一行纳米阱与第二行纳米阱同相位，流通池还包括：第三线性波导，其与第二线性波导平行且相邻；以及沿着第三线性波导延伸的第三行纳米阱，其中第三行纳米阱与第一行纳米阱和第二行纳米阱异相位。流通池还包括：第四线性波导，其与第三线性波导平行且相邻；以及沿着第四线性波导延伸的第四行纳米阱，其中第四行纳米阱与第三行纳米阱同相位。第一线性波导和第二线性波导彼此平行且相邻，其中第一组纳米阱包括沿着所述第一线性波导的相对两侧上延伸的第一行纳米阱和第二行纳米阱，并且其中第二组纳米阱包括沿着第二线性波导的相对两侧上延伸的第三行纳米阱和第四行纳米阱。第一组纳米阱和第二组纳米阱中的至少一个纳米阱具有非圆形开口。非圆形开口包括椭圆形开口。流通池还包括在第一线性波导和第二线性波导之间的用以减少交叉耦合的结构。该结构包括一系列块。该结构提供沿该结构交替的折射率。第一线性波导和第一光栅被定位在流通池的第一层中，其中第二线性波导和第二光栅被定位在流通池的第二层中，其中第一组纳米阱和第二组纳米阱被定位在流通池的第三层中，其中第二层被定位成与第一层相比距第三层更远。

在第二方面，一种方法包括：在流通池处，将样品施加到第一组纳米阱和第二组纳米阱；使用第一光栅将第一光差分耦合到与第一组纳米阱相关联的至少第一线性波导中；并且使用第二光栅将第二光差分耦合到与第二组纳米阱相关联的至少第二线性波导中。

实施方式可以包括以下任何或所有特征。第一光栅和第二光栅在空间上彼此偏移，该方法还包括关于第一光或第二光中的至少一个控制照射组件。控制照射组件包括控制光束的光束参数，该光束生成第一光或第二光中的至少一个。控制光束参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：控制光束的位置，控制光束的入射角，控制光束的发散度，控制光束的模式轮廓，控制光束的偏振，控制光束的纵横比，控制光束的直径，控制光束的波长以及它们的组合。第一光在第一扫描期间被差分耦合并且第二光在第二扫描期间被差分耦合，第一扫描在第一扫描方向上跨流通池被执行，第二扫描在与第一扫描方向相反的第二扫描方向上跨流通池被执行。第一光栅和第二光栅具有彼此不同的光栅周期，该方法还包括：布置照射组件使得第一光被差分耦合；以及布置照射组件使得第二光被差分耦合。第一线性波导和第二线性波导被定位成彼此相邻，并且其中流通池还包括第三线性波导，其被定位成与第二线性波导相邻且与第一线性波导相对。流通池还包括用于第三线性波导的第三光栅。该方法还包括使用第三光栅也将第一光差分耦合到第三线性波导中。该方法还包括使用第三光栅将第三光差分耦合到至少第三线性波导中。第三线性波导与第一线性波导共享第一光栅。在第一组纳米阱和第二组纳米阱中的至少一组中的纳米阱彼此相距、具有根据用于流通池的发射光学器件的分辨率距离可分辨的间距。第一线性波导和第二线性波导被定位成与发射光学器件的分辨率距离相比更靠近彼此。将第一光差分耦合包括将第一光耦合到第一线性波导中以及将第一光到第二线性波导中的耦合最小化。将第二光差分耦合包括将第二光耦合到第二线性波导中以及将第二光到第一线性波导中的耦合最小化。

应当理解，前述构思和下面更详细讨论的附加构思的所有组合(假设这样的构思不相互矛盾)被认为是本文所公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文所公开的发明主题的一部分。

附图说明

图1示出了具有线性波导的示例流通池的一部分的横截面。

图2A至图2B例示了具有交错光栅的流通池的示例。

图3A至图3B例示了具有不同光栅周期的光栅的流通池的示例。

图4示出了具有交错光栅的流通池的另一示例。

图5示出了示例流通池的一部分的横截面。

图6示出了流通池的示例，其中多个线性波导共享公共光栅。

图7是示例照射系统的图。

图8至图9是示例方法的流程图。

图10A示出了非圆形纳米阱的六边形阵列的示例。

图10B示出了圆形纳米阱的三角形阵列的示例。

图11示出了具有交错光栅的流通池的另一示例。

图12示出了具有交错光栅的流通池的另一示例。

图13示出了具有交错光栅的流通池的另一示例。

图14示意性地示出了撞击在表面上的光束。

图15A至图15C示出了光栅的示例。

图16示出了耦合器的形状的示例。

图17示出了用于线性波导的横截面轮廓的示例。

图18示出了具有线性波导的另一示例流通池的一部分的横截面。

图19是示例方法的流程图。

具体实施方式

本公开描述了便于改进样品分析的系统、技术、制品和/或物质组分。在一些实施方式中，可以将差分耦合提供到两个或多个线性波导中。例如，能够将光差分耦合到线性波导中，可以允许基板(例如，用于保持样品材料的纳米阱层)具有增加的样品材料密度。在一些实施方式中，可以选择或调节关于分析系统和/或过程的一个或多个参数，以便获得差分耦合。例如，这种(多个)参数可以包括一个或多个光束参数、一个或多个耦合器参数、一个或多个波导参数或它们的组合。

在一些实施方式中，可以对在基板上具有增加的分布密度的样品材料执行分析成像，这可以增加分析过程的吞吐量。例如，样品材料可以以这样的密度分布：其中样品的个体部分被定位成与使用可用的成像技术(诸如显微镜仪器)所能够分辨的距离相比，彼此相距的距离更近。分析过程可以选择性地一次仅对样品的第一部分进行成像，而不对第一部分附近的第二部分进行成像，随后对第二部分进行成像，而无需(再次)对第一部分进行成像。这种方法可以允许单个样品保持器(例如，基板)上的相对大量的样品材料在单次中被成像和分析。与以下方法相比，这可以增加分析过程的吞吐量：在对基板的整个样品材料进行分析之后，更换基板以便分析新基板上的附加样品材料的方法(该方法可能涉及基板移除和插入、样品准备和仪器初始化的中间步骤)。

在一些实施方式中，例如，第一和第二线性波导之间的差分耦合可以包括将光耦合到第一线性波导中，而不会将任何光耦合到第二线性波导中，反之亦然。这种差分耦合可能并不总是实用或可能的。在一些实施方式中，差分耦合可以涉及：在扫描的一部分期间，在将光耦合到第一线性波导的同时，将到例如第二线性波导的耦合最小化。最小化的量或分数可以取决于实施方式而不同。在一些实施方式中，最小化的耦合(例如，串扰)对应于到线性波导中的耦合的至多约1％、约5％、约15％、约25％或约45％。这种差分耦合可能并不总是实用或可能的。在一些实施方式中，差分耦合可以涉及：在扫描的一部分期间，与第一线性波导相比，减少到第二线性波导的耦合。减少的量或比例可以取决于实施方式而不同。在一些实施方式中，减小的耦合(例如，串扰)对应于到线性波导中的耦合的至多约5％、约15％、约35％、约65％或约95％。

串扰的量(例如，其量级)可以是已知的或经过校准的。在一些实施方式中，可以执行样品的多次扫描，诸如耦合到第一线性波导中的第一次扫描，其中减少到第二线性波导中的耦合，以及耦合到第二线性波导中的第二次扫描，其中减少到第一线性波导中的耦合。扫描可能使对信息的调制分别从第一线性波导和第二线性波导而获得。给定串扰的量级，这种调制可以以可预测的方式发生。例如，线性代数可以被应用于从相应的第一线性波导和第二线性波导获得的信息，以提取有用的分析信息。

成像仪器的最大可用分辨率所施加的极限可以被称为衍射极限。因此可以说在可用的最大分辨率下操作的成像系统是衍射受限的。对于显微器具，在给定衍射极限的情况下可以获得的空间分辨率取决于光波长并且取决于物镜或照射源的数值孔径。最小可分辨率距离d可以被表达为d＝λ/(2nsinθ)，其中λ是光波长，n是折射率，并且θ是半角(即显微镜光轴与物镜所捕获的最大倾斜的光线的方向之间的角度的一半)。因数nsinθ通常被称为数值孔径(NA)，并且因此最小可分辨率距离可以被表达为d＝λ/(2NA)。即，在现有的分析系统中，样品材料通常以这样的密度分布：使得样品的个体部分相距至少距离d。本文所述的系统和技术可以允许对与分辨率距离d相比更密集分布的样品材料进行分析。

样品分析可以包括但不限于基因测序(例如确定基因物质的结构)、基因分型(例如确定个体基因组成的差异)、基因表达(例如使用基因信息合成基因产品)、蛋白质组学(例如对蛋白质的大规模研究)或它们的组合。

本文所述的一些示例涉及基因物质的测序。可以对样品执行测序，以确定哪些组成块(称为核苷酸)构成了样品中的特定基因物质。可以首先将基因物质纯化，然后再重复多次，以便制备合适大小的样品，之后再进行测序。成像可以作为基因材料测序过程的一部分而执行。这可以涉及荧光成像，其中使基因物质的样品受到光照(例如激光光束)，以通过基因物质上的一个或多个标记物触发荧光反应。基因物质的某些核苷酸可以使荧光标签施加到其上，从而允许通过将光照射到样品上并从样品中寻找特性响应来确定核苷酸的存在。荧光响应可以在测序过程中被检测并被用来建立样品中的核苷酸的记录。

本文所描述的示例涉及流通池。流通池可以被视为能够在分析过程的至少一个阶段中被用于制备和容纳或携带一个或多个样品的基板。流通池由与以下兼容的材料制成：样品材料(例如基因材料)、照射以及流通池被暴露于其中的化学反应。基板可以具有一个或多个可以在其中沉积样品材料的通道。物质(例如液体)可以流过存在样品基因物质的通道，以触发一种或多种化学反应和/或去除不需要的物质。流通池可以通过以下来实现成像：促进流通池通道中的样品能够受到照射光以及能够检测到来自样品的任何荧光响应。系统的一些实施方式可以被设计为与至少一个流通池使用，但是在一个或多个阶段期间(诸如在运输期间或交付给客户时)可以不包括(多个)流通池。例如，(多个)流通池可以在客户处被安装到实施方式中，以便执行分析。

本文的示例涉及通过一个或多个光栅将光(例如，激光光束)耦合到波导中和/或从波导中耦合出来。光栅可以通过使至少一部分光衍射的方式耦合撞击到光栅上的光，从而使该至少一部分光在一个或多个其他方向上传播。在一些实施方式中，耦合可以涉及一种或多种相互作用，包括但不限于该至少一部分光的反射、折射、衍射、干涉和/或透射。实施方式可以被设计为满足一个或多个要求，包括但不限于与批量生产、成本控制和/或高光耦合效率有关的那些要求。两个或多个光栅可以彼此相同或相似，或者可以使用不同类型的光栅。(多个)光栅可以包括一种或多种形式的周期性结构。在一些实施方式中，可以通过从基板(例如，从包括在流通池中的波导材料)或其他材料中去除或省略材料来形成光栅。例如，流通池可以在其中提供有一组狭缝和/或凹槽以形成光栅。在一些实施方式中，可以通过将物质添加到流通池(例如，添加到流通池中所包括的波导材料)或其他材料中来形成光栅。例如，流通池可以提供有一组脊、带或其他突起的纵向结构以形成光栅。可以使用这些方法的组合。

在基板(诸如流通池)中提供波导可以提供一个或多个优势。使用基于全内反射(TIR)的瞬逝光进行激发可以提供更高的照射效率。在先前的一些方法中，整个激光光束被用于照射保持样品的基板，诸如在扫描过程中。这种方法可能导致大部分光波简单地传播通过基板，而没有有效地照射样品。结果，由这样的系统施加的仅一小部分光实际上可以被用于激发样品中的荧光基团。通过对照，瞬逝光可以穿透材料(例如，相邻芯层的包层)仅达一定深度(例如，在一个示例中为约150-200nm)。例如，流通池可以被设计为具有一个或多个纳米阱，一个或多个纳米阱被配置为使得渐逝场在很大程度上局限于阱区域。因此，瞬逝光可能是激发荧光基团的非常有效的方式。例如，根据较早的照射方法运行的系统可以涉及具有一定功率的激光；通过对照，使用瞬逝光，低得多的激光功率可能就足够了。

本文的示例涉及化学气相沉积。化学气相沉积(CVD)可以包括所有这样的技术：其中使挥发性材料(有时被称为前驱体)在基板的表面上进行反应和/或分解从而在基板上形成沉积物。可以通过一个或多个方面来表征CVD。例如，CVD可以通过蒸气的(一个或多个)物理特性来表征(例如，CVD是气溶胶辅助的还是涉及直接液体注入的)。例如，CVD可以通过基板加热的类型来表征(例如，基板是直接加热、还是诸如通过加热腔室来间接加热)。可以使用的CVD类型的示例包括但不限于：大气压CVD、低压CVD、超低压CVD、超高真空CVD、金属有机CVD、激光辅助CVD和等离子体增强CVD。

本文的示例涉及原子层沉积。原子层沉积可以被认为是CVD的形式，并且包括通过暴露于气体而在基板上生长膜的所有技术。例如，可以将气态前驱体交替地引入腔室中。前驱体之一的分子可以与表面反应，直到形成一层并终止反应，然后可以引入下一个气态前驱体以开始形成新的层，在一个或多个循环中依此类推。

本文的示例涉及喷涂。喷涂可以包括任何或所有技术，通过这些技术可以使特定的材料沉积到基板上。这可以包括但不限于：热喷涂、等离子喷涂、冷喷涂、温喷涂和/或其他涉及雾化或喷雾化材料的过程。

本文的示例涉及旋涂。旋涂可以包括将一定量的涂层材料施加到基板上，并且由于基板的转动或旋转而将涂层材料借助离心力分布或散布在基板上。

本文的示例涉及纳米压印。在纳米压印光刻中，预制的纳米级模板可以机械地置换流体树脂以模制所期望的纳米结构。然后可以在纳米级模板就位的情况下将树脂固化。在移除纳米级模板之后，可以产生附着到所期望基板的模制固体树脂。在一些实施方式中，纳米压印过程可以开始于用压印树脂(例如，以下示例的树脂)完全或部分覆盖基板或晶片。可以使用纳米级模板在模制过程中在压印树脂中形成一个或多个纳米结构。可以将压印树脂固化于基板或晶片，并且可以应用树脂去除过程以从晶片或基板去除残留物。例如，树脂去除可以形成相邻纳米结构的腔室划道。如此形成的基板或晶片可以具有施加到其上的另一基板或垫圈，以便形成具有所描述纳米结构的流通池以及通过封闭腔室划道而形成的流通池腔室。在一些实施方式中，施加压印树脂的过程可以被配置为产生很少或没有树脂残留物，并且在这样的实施方式中，可以省略树脂去除过程。在一些应用中，取决于最终用途，还可以利用生物分子的化学处理或附着来使固化树脂功能化。在纳米压印光刻中，压印的光致抗蚀剂可以是牺牲材料，并且类似地被用作将图案化的抗蚀剂转移到基板中的中间工具，或者可以使用抗蚀剂的变体，使得压印的抗蚀剂用作进行后续涂层步骤的输入。在图案化之后将会保留的抗蚀剂的一个示例是通过以下工艺所形成的材料，有时被称为基于溶胶-凝胶的材料：将单体转化成胶体溶液作为颗粒和/或聚合物凝胶的前驱体。

本文的示例涉及基板。基板可以指代提供至少基本上刚性结构的任何材料，或者指待保持其形状而不是呈现其被放置到与之接触的容器形状的结构。材料可以具有可以附着另一种材料的表面，包括例如光滑的支撑体(例如，金属、玻璃、塑料、硅和陶瓷表面)，以及有纹理的和/或多孔的材料。可能的基板包括但不限于：玻璃和改性或功能化玻璃、塑料(包括丙烯酸、聚苯乙烯以及苯乙烯与其他材料的共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、Teflon^TM等)、多糖、尼龙或硝化纤维、树脂、二氧化硅或包括硅和改性硅的二氧化硅基材料、碳、金属、无机玻璃、塑料、光纤束以及各种其他聚合物。通常，基板允许进行光学检测并且它们自身不会发出明显的荧光。

本文的示例涉及聚合物。聚合物层可以包括聚合物材料的膜。形成聚合物的示例膜包括但不限于：丙烯酰胺或具有C1-C12的共聚物；芳族和羟基衍生物；丙烯酸酯共聚物；乙烯基吡咯烷和乙烯基吡咯烷酮共聚物；糖基聚合物例如淀粉或聚糊精；或其他聚合物诸如聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乳酸、硅酮、硅氧烷、聚乙烯胺、瓜尔胶、卡拉胶、藻酸盐、莲花豆胶、甲基丙烯酸酯共聚物、聚酰亚胺、环烯烃共聚物或它们的组合。在一些实施方式中，聚合物层包括至少一种可光固化聚合物。例如，可光固化聚合物可以包括氨基甲酸酯、丙烯酸酯、硅酮、环氧树脂、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧硅氧烷、环氧树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、倍半硅氧烷、酰氧基硅烷、马来酸酯聚酯、乙烯基醚、具有乙烯基或乙炔基的单体或共聚物或它们的组合。在一些实施方式中，层可以包括共价附着的聚合物涂层。例如，与以其他方式例如粘附或静电相互作用附着到表面上相比，其可以包括聚合物涂层，该聚合物涂层与基板的功能化表面形成化学键。在一些实施方式中，被包括在可官能化层中的聚合物是聚(N-(5-叠氮基乙酰胺基戊基)丙烯酰胺-共丙烯酰胺)，有时被称为PAZAM。

本文所述的示例提及可以使用一种或多种树脂。任何合适的树脂可以被用于本文所述方法中的纳米压印。在一些实施方式中，可以使用有机树脂，包括但不限于：丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、苯酚树脂、环氧树脂、聚甲醛树脂、聚醚树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂(和/或尼龙)、呋喃树脂、对苯二甲酸酯树脂或它们的组合。在一些示例中，树脂可以包括无机硅氧烷聚合物，其包括在化合物(包括硅、氧和氢)之间的Si-O-Si键，并且通过使用以二氧化硅玻璃为代表的硅氧烷聚合物基材料作为原料来形成。所使用的树脂也可以是或替代地是有机硅氧烷聚合物，其中键合至硅的氢被诸如甲基或苯基之类的有机基团取代，并以烷基硅氧烷聚合物、烷基倍半硅氧烷聚合物、倍半硅氧烷氢化物聚合物或烷基倍半硅氧烷氢化物聚合物为代表。硅氧烷聚合物的非限制性示例包括：多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、正硅酸四乙酯(TEOS)、聚(有机)硅氧烷(有机硅)和全氟聚醚(PFPE)。树脂可以掺杂有金属氧化物。在一些实施方式中，树脂可以是溶胶-凝胶材料，其包括但不限于：氧化钛、氧化铪、氧化锆、氧化锡、氧化锌或氧化锗，并且使用合适的溶剂。可以根据应用适当地采用多种其他树脂中的任何一种。

图1示出了具有线性波导102A-102C的示例流通池100的一部分的横截面。流通池100可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，仅示出了流通池100的一部分。例如，可以使用一个或多个附加层和/或更多或更少的波导102A-102C。

流通池100包括基板104。基板104可以形成流通池100的基底。在一些实施方式中，在流通池100的制造中可以在基板104处(例如，与之接触或靠近)形成一个或多个其他层。基板104可以用作用于形成线性波导102A-102C的基础。线性波导102A-102C最初可以与基板104分开存在，然后被施加到基板104上，或者线性波导102A-102C可以通过将一种或多种材料施加到基板上和/或从基板去除一种或多种材料来形成。线性波导102A-102C可以直接形成在基板104上，或者形成在基板104处的一个或多个中间层上。

线性波导102A-102C用于传导电磁辐射(包括但不限于可见光，诸如激光)。在一些实施方式中，电磁辐射在成像过程期间执行一个或多个功能。例如，电磁辐射可以用于激发样品材料中的荧光基团以进行成像。线性波导102A-102C可以由促进一种或多种电磁辐射传播的任何合适的材料制成。在一些实施方式中，线性波导102A-102C的(多个)材料可以包括聚合物材料。在一些实施方式中，线性波导102A-102C的(多个)材料可以包括Ta₂O₅和/或SiN_x。例如，线性波导102A-102C可以通过溅射、化学气相沉积、原子层沉积、旋涂和/或喷涂来形成。

每个线性波导102A-102C可以具有一个或多个光栅(为了清楚起见，在此省略)以将电磁辐射耦合到线性波导102A-102C中和/或从线性波导102A-102C中耦合出来。可以采用电磁辐射在线性波导102A-102C中的一个或多个行进方向。例如，行进方向可以进入和/或离开本例示的平面。光栅的示例在本文其他地方进行描述。

线性波导102A-102C中的每一个可以被定位成抵靠一种或多种类型的包层。包层可以用于将电磁辐射约束到相应的线性波导102A-102C，并防止或减小辐射传播到其他线性波导102A-102C或其他基板中的程度。这里，包层106A-106D作为示例而被示出。例如，包层106A-106B可以被定位成在线性波导102A的不同(例如，相对)侧上抵靠或靠近线性波导102A。例如，包层106B-106C可以被定位成在线性波导102B的不同(例如相对)侧上抵靠或靠近线性波导102B。例如，包层106C-106D可以被定位成在线性波导102C的不同(例如，相对)侧上抵靠或靠近线性波导102C。包层106A-106D可以由一种或多种合适的材料制成，该材料用于将线性波导102A-102C彼此分开。在一些实施方式中，包层106A-106D可以由具有比线性波导102A-102C的一个或多个折射率低的折射率的材料制成。例如，线性波导102A-102C可以具有大约1.4-1.6的折射率，并且包层106A-106D可以具有大约1.2-1.4的折射率。在一些实施方式中，包层106A-106D中的一个或多个包括聚合物材料。在一些实施方式中，包层106A-106D中的一个或多个包括多个结构，包括但不限于一种材料(例如，聚合物)的结构被真空或另一种材料(例如，空气或液体)的区域所散布。

流通池100包括至少一个纳米阱层108。在一些实施方式中，纳米阱层108被定位成从基板104与线性波导102A-102C相对。例如，纳米阱层可以被定位成与线性波导102A-102C和包层106A-106D相邻(例如，邻接或靠近)。纳米阱层108包括一个或多个纳米阱。在一些实施方式中，纳米阱层108包括纳米阱108A-108C。纳米阱108A-108C可以被用于在分析过程的至少一部分期间(例如，用于成像)保持一种或多种样品材料。例如，可以将一种或多种基因材料(例如，以簇的形式)放置在纳米阱108A-108C中。

纳米阱108A-108C中的一个或多个可以与线性波导102A-102C中的一个或多个至少基本上对准。这可以允许相应的纳米阱108A-108C和对应的线性波导102A-102C之间的相互作用以用于成像目的(包括但不限于通过瞬逝光的透射的方式)。例如，纳米阱108A可以与线性波导102A至少基本上对准；纳米阱108B可以与线性波导102B至少基本上对准；和/或纳米阱108C可以与线性波导102C至少基本上对准。

纳米阱108A-108C可以通过纳米压印到纳米阱层108中或通过剥离工艺从纳米阱层108形成。例如，纳米阱层108可以包括树脂，并且纳米阱108A-108C可以通过使用纳米级模板进行压印来形成。在一些实施方式中，纳米阱108A-108C可以具有这样的尺寸：使得其维度范围中的一个或多个在一个或多个纳米数量级内。纳米阱108A-108C的端部(例如，底部)可以具有容纳瞬逝光的传播的厚度。例如，厚度可以是大约0-500nm。纳米阱层可以至少基本上覆盖包括线性波导102A-102C和包层106A-106D的层的整个面对表面。在一些实施方式中，纳米阱层108可以在纳米阱108A-108C之间具有至少为10nm、0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、100μm或更大的平均节距，和/或可以具有至多为100μm、10μm、5μm、1μm、0.5μm至0.1μm或更小的平均间距。在一些实施方式中，纳米阱层108可以在纳米阱108A-108C之间具有约150nm或更大的节距。例如，纳米阱层108可以在纳米阱108A-108C之间具有大约160nm、220nm、250nm、300nm、450nm或更大的节距。每个纳米阱108A-108C的深度可以是至少0.1μm、1μm、10μm、100μm或更大。备选地或附加地，深度可以是至多1×10³μm、100μm、10μm、1μm、0.1μm或更小。

图2A至图2B例示了具有交错光栅202的流通池200的示例。流通池200可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，仅示出了流通池200的一部分。

流通池200包括多个纳米阱，包括纳米阱204A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。纳米阱204A在这里与线性波导206A相关联。在一些实施方式中，参考流通池200描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导206A被定位成与包括纳米阱204A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。在一些实施方式中，线性波导206A可以包括线性波导芯208和一个或多个光栅202。

另一纳米阱204B也与线性波导206A相关联。例如，纳米阱204B被定位成与纳米阱204A相邻，并且两个纳米阱204A-204B可以在成像过程中与线性波导206A相互作用(例如，通过从线性波导206A接收电磁辐射)。通过对照，备选地，另一纳米阱204C与线性波导206B相关联。在一些实施方式中，线性波导206B被定位成与线性波导206A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位于线性波导206A-206B之间。

本文所述的一些示例提及或另外涉及纳米阱组。一组纳米阱是具有至少一个特性的一个或多个纳米阱的逻辑或物理群组。一组纳米阱可以与一个线性波导相关联，而另一组纳米阱可以与另一线性波导相关联。在一些实施方式中，一组纳米阱可以被布置成一行。这样的一行纳米阱可以沿着线性波导延伸，仅举一些示例，诸如通过与线性波导共延(例如，在线性波导的上方或下方完全重叠)或通过平行于线性波导并被定位成与线性波导(例如，在其任一侧或两侧)相邻。因此，在一些实施方式中，一组纳米阱可以包括一行或多行纳米阱。这些纳米阱行中的每一行都可以与至少一个线性波导对准。

纳米阱可以以基本上随机的方式且在至少一个实例中以完全随机的方式或根据一种或多种图案而被布置在基板上(例如，在纳米阱层中)。在一些实施方式中，纳米阱以一个或多个阵列(包括但不限于多边形阵列)的形式布置。例如，多边形阵列可以是矩形、三角形或六边形阵列，或者其中至少一些纳米阱以多边形形状布置的任何其他形式的阵列。在该示例中，流通池200具有矩形阵的列纳米阱。

流通池200可以被用于一种或多种形式的成像过程中。例如，纳米阱(包括纳米阱204A-204C)中的样品材料可以经受来自相应线性波导(分别包括线性波导206A-206B)的电磁辐射。可以使用仪器(例如，一个或多个相机和/或其他成像设备)捕获由这种暴露于电磁辐射而产生的发射(发射的示例是来自荧光基团的荧光)。这种仪器有时通过表述“发射仪器”或类似术语来指代。例如，发射仪器可以包括一个或多个相机或其他图像传感器以及至少一个透镜或其他发射光学器件。在一些实施方式中，衍射极限可以至少部分地归因于发射光学器件的一个或多个特性。例如，基于所使用的发射光学器件，可以定义分辨率距离，该分辨率距离标记使用发射光学器件能够分辨的最短距离。即，当分辨由分辨率距离间隔开的特征时，可以说成像系统以其最高可用分辨率水平来运行。

这里，距离210小于发射光学器件的分辨率距离，并且距离212大于或大约等于发射光学器件的分辨率距离。距离210在这里表示在一个方向上的纳米阱之间的间隔。在一些实施方式中，这可以是跨线性波导的方向。例如，因为线性波导在这里与纳米阱行在一个方向(例如，如在例示中所看见的垂直方向)上对准，所以距离210也可以表示相邻线性波导(例如，线性波导206A-206B)之间的距离。例如，纳米阱204A和204C被距离210隔开。即，线性波导206A-206B被定位成比发射光学器件的分辨率距离更靠近彼此。

这里，距离212表示不同于距离210的另一方向上的纳米阱之间的间隔。例如，距离210和212可以基本上彼此垂直，并且在至少一个实例中可以彼此完全垂直。在一些实施方式中，这可以是沿着线性波导中的任何个体线性波导的方向。例如，由于在这里线性波导与纳米阱行在一个方向(例如，如例示中所看见的垂直方向)上对准，因此距离212可以表示任何线性波导(例如，线性波导206A-206B)上的相邻纳米阱之间的距离。例如，纳米阱204A和204B被距离212隔开。即，与线性波导206A相关联的纳米阱具有彼此相距的、根据用于流通池200的发射光学器件的分辨率距离可分辨的间距。

光栅202用于将电磁辐射耦合到流通池200的线性波导中和/或从线性波导耦合出来。这里，线性波导206A具有光栅202A，并且线性波导206B具有光栅202B。光栅202A-202B可以具有相同或不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅202A-202B中的任一个或两个可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅202A-202B的脊可以具有大约200-300nm的节距。

光栅202A-202B可以具有促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导206A-206B中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅202与一个或多个其他光栅202在空间上偏移。该偏移可以在平行于线性波导206A-206B的方向上。例如，在这里，光栅202B和与线性波导206B相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅202A和与线性波导206A相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。光栅202A-202B在空间上彼此偏移的特性促进将电磁辐射(例如光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导206A)中而不会将电磁辐射(例如光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导206B)中。

流通池200可以包括多个线性波导，例如如所例示。在一些实施方式中，线性波导206C被定位成与线性波导206B相邻且与线性波导206A相对。例如，线性波导206C可以具有光栅202C。在一些实施方式中，光栅202C可以与光栅202B在空间上偏移。例如，光栅202C在平行于线性波导206C的方向上可以具有与光栅202A在平行于线性波导206A的方向上相同的、与光栅202B的空间偏移。

光栅202A和202C与光栅202B在空间上偏移的特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导206A或206C)中，而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导206B)中。作为另一示例，该特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导206B)中，而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的至少另一个(例如，线性波导206A或206C)中。

这里，示意性地将光区域214例示为具有虚线轮廓的矩形。光区域214表示使作为成像过程的一部分的光或其他电磁辐射撞击的一个或多个位置。在一些实施方式中，由激光器生成的照射光可以在光区域214处被引导，以便最终被耦合到一些线性波导中。例如，可以选择激光以便对应于样品材料中的一种或多种荧光基团的荧光属性。

这里，图像捕获区域216被示意性地例示为具有虚线轮廓的矩形。图像捕获区域216表示发射光学器件的视场。例如，相机或其他图像传感器可以捕获从图像捕获区域216发出的一种或多种类型的发射(例如，荧光)。

上面描述的示例例示了流通池200包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导206A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导206B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池200包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导206A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导206B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅202A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅202B)。第一光栅具有第一特性(例如，与光栅202B在空间上偏移)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图像捕获过程可以包括一个或多个扫描操作。在一些实施方式中，可以使图像捕获区域216覆盖流通池200的一个或多个区域，以促进关于图像捕获区域216中的一个或多个纳米阱的图像捕获。定位可以包括将图像捕获区域216、或流通池200或两者进行移动。例如，发射光学器件可以在分析仪器中相对固定，使得图像捕获区域216在各种扫描操作期间不会移动。例如，流通池200可以相对于图像捕获区域216而移动(例如，通过被定位在便于在至少一个方向上精确移动的电动平台上)到一个或多个扫描位置中。这里，箭头218示意性地例示了流通池200可以被移动，使得图像捕获区域216覆盖线性波导和与其相关联的纳米阱中的至少一些。

光区域214可以与图像捕获区域216保持固定或对应于图像捕获区域216而移动，或者可以独立于图像捕获区域216而移动。在该示例中，光区域214与一些光栅202(例如，与光栅202A和202C)对准，但是与一些其他光栅(例如，与光栅202B)不对准。例如，当从光区域214的当前位置在箭头218的方向上进行扫描时，光栅202A和202C(以及其他具有类似空间偏移的光栅)将被撞击在光区域214上的光照射，而一些其他光栅(例如，光栅202B)将不会被撞击在光区域214上的光照射。因此，照射光将被耦合到线性波导206A和206C(以及具有类似空间偏移的光栅的其他线性波导)中，但光将不会被耦合到线性波导206B(以及具有类似空间偏移的光栅的其他线性波导)中。这可以促进流通池200的纳米阱的选择性照射。例如，由于线性波导206A和206C具有耦合到其中的光，因此激发光可以到达与线性波导206A相关联的纳米阱204A和204C，以及与线性波导206C相关联的纳米阱204D。在另一方面，激发光将不到达纳米阱204C，因为它与当前没有光耦合到其中的线性波导206B相关联。这样，尽管样品材料的一些部分(例如，在纳米阱204A和204C内)被定位在彼此的距离210处，但是成像可以成功进行；即，彼此之间的距离比发射光学器件的分辨率距离更近。在与箭头218所表示的移动相对应的扫描期间(其可以被表征为线扫描)，仅线性波导的特定子集可以具有耦合到其中的光。在一些实施方式中，光仅被耦合到每隔一个的线性波导中。例如，光可以仅被耦合到第一、第三、第五、第七等线性波导中，而光不被耦合到第二、第四、第六、第八等线性波导中。

在一些实施方式中，距离210短于衍射极限(例如，发射光学器件的分辨率距离)。例如，如果数值孔径0.75，波长约为700nm，则衍射极限约为466nm，并且距离210继而可以短于该极限。在一些实施方式中，流通池200可以被设计成使得纳米阱204A和204D彼此分开约衍射极限(例如，约466nm)。例如，距离210然后可以是衍射极限的大约一半(例如，约233nm)。作为另一示例，如果数值孔径0.75，波长约为525nm，则衍射极限约为350nm，并且距离210继而可以约为175nm。上面的示例涉及一次激活每隔一个的线性波导。在一些实施方式中，一次可以致动少于每隔一个的线性波导。例如，如果一次激活每隔两个的线性波导，则距离210可以约为衍射极限的三分之一。作为另一示例，如果一次激活每隔三个的线性波导，则距离210可以约为衍射极限的四分之一，依此类推。

在图2A中例示的扫描可以被描述为流通池200在图像中向左移动，并且当图像捕获区域216覆盖线性波导时，停止在与线性波导相对应的一个或多个选定位置处，直到流通池200到达图像捕获区域216的左侧。在图2A中所例示的扫描期间没有光耦合到其中并且与其关联的纳米阱因此不经受激发光的一个或多个线性波导可以在另一扫描操作中进行成像。

可以在与上述相同的方向上(例如，沿箭头218的方向)或在另一方向上执行这种其他扫描操作。图2B示出了在其中沿着对应于箭头220的方向进行扫描的示例，该方向基本上且在至少一个实例中完全与箭头218相关联的方向相反。在图2B中例示的扫描可以被描述为流通池200在图像中向右移动，并且当图像捕获区域216覆盖线性波导时，停止在与线性波导相对应的一个或多个选定位置处，直到流通池200到达图像捕获区域216的右侧。定位可以包括将图像捕获区域216、或流通池200或两者进行移动。

在该示例中，光区域214与一些光栅202(例如，与光栅202B)对准，但是不与一些其他光栅(例如，与光栅202A和202C)对准。例如，当从光区域214的当前位置在箭头220的方向上进行扫描时，光栅202B(以及其他具有类似空间偏移的光栅)将被撞击在光区域214上的光照射，而一些其他光栅(例如，光栅202A和202C)将不会被撞击在光区域214上的光照射。因此，照射光将被耦合到线性波导206B(以及具有类似空间偏移的光栅的其他线性波导)中，但光将不会被耦合到线性波导206A和206C(以及具有类似空间偏移的光栅的其他线性波导)中。这可以促进流通池200的纳米阱的选择性照射。例如，由于线性波导206C具有耦合到其中的光，因此激发光可以到达与线性波导206B相关联的纳米阱204C以及其他纳米阱。在另一方面，激发光将不到达与线性波导206A相关联的纳米阱204A-204B或与线性波导206C相关联的纳米阱204D，这些线性波导当前不具有耦合到其中的光。这样，尽管样品材料的一些部分(例如，在纳米阱204A和204C内)被定位在彼此的距离210处，但是成像可以成功进行；即，彼此之间的距离比发射光学器件的分辨率距离更近。在与箭头220所表示的移动相对应的扫描期间(其可以被表征为线扫描)，仅线性波导的特定子集可以具有耦合到其中的光。在一些实施方式中，光仅被耦合到每隔一个的线性波导中。例如，光可以仅被耦合到第二、第四、第六、第八等线性波导中，而光不被耦合到第一、第三、第五、第七等线性波导中。

与图2A至图2B相关的示例涉及差分耦合，其中光栅202在空间上彼此偏移。在一些实施方式中，一种或多种其他方法可以替代地或者也可以被用于差分耦合。这样的方法可以包括但不限于差分光束参数、差分耦合器参数和/或差分波导参数。下面提供示例。

图3A至图3B例示了具有光栅302的流通池300的示例。在一些实施方式中，基于对施加至光栅302的(多个)光束的一个或多个参数进行差分，来提供针对流通池300的差分耦合。在一些实施方式中，基于对光栅302的一个或多个参数进行差分，来提供针对流通池300的差分耦合。在一些实施方式中，基于对流通池300的线性波导的一个或多个参数进行差分，来提供针对流通池300的差分耦合。这些方法中的两个或多个方法的组合可以被使用。流通池300可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，仅示出了流通池300的一部分。

流通池300包括多个纳米阱，包括纳米阱304A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。在这里，纳米阱304A与线性波导306A相关联。在一些实施方式中，参考流通池300描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导306A被定位成与包括纳米阱304A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。在一些实施方式中，线性波导306A可以包括线性波导芯308和一个或多个光栅302。

另一个纳米阱304B也与线性波导3206A相关联。例如，纳米阱304B被定位成与纳米阱304A相邻，并且两个纳米阱304A-304B可以在成像过程中与线性波导306A相互作用(例如，通过从线性波导306A接收电磁辐射)。通过对照，另一纳米阱304C替代地与线性波导306B相关联。在一些实施方式中，线性波导306B被定位成与线性波导306A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位于线性波导306A-306B之间。

流通池300可以被用于一种或多种形式的成像过程中。例如，纳米阱(包括纳米阱304A-304C)中的样品材料可以经受来自相应线性波导(分别包括线性波导306A-306B)的电磁辐射。可以使用仪器(例如，一个或多个相机和/或其他成像设备)捕获由这种暴露于电磁辐射而产生的发射(发射的示例是来自荧光基团的荧光)。这种仪器有时被称为发射仪器或类似术语。例如，发射仪器可以包括一个或多个相机或其他图像传感器以及至少一个透镜或其他发射光学器件。在一些实施方式中，衍射极限可以至少部分地归因于发射光学器件的一个或多个特性。例如，可以基于所使用的发射光学器件来定义分辨率距离，该分辨率距离标记使用发射光学器件能够分辨的最短距离。即，当分辨由分辨率距离间隔开的特征时，可以说成像系统以其最高可用分辨率水平来运行。

这里，距离310小于发射光学器件的分辨率距离，并且距离312大于或大约等于发射光学器件的分辨率距离。距离310在这里表示在一个方向上的纳米阱之间的间隔。在一些实施方式中，这可以是跨线性波导的方向。例如，由于在这里线性波导与纳米阱行在一个方向(例如，如在例示中所看见的垂直方向)上对准，因此距离310也可以表示相邻线性波导(例如，线性波导306A-306B)之间的距离。例如，纳米阱304A和304C被距离310隔开。即，线性波导306A-306B被定位成比发射光学器件的分辨率距离更靠近彼此。

这里，距离312表示在不同于距离310的另一方向上的纳米阱之间的间隔。例如，距离310和312可以基本上彼此垂直，并且在至少一个实例中可以彼此完全垂直。在一些实施方式中，这可以是沿着线性波导中的任何个体线性波导的方向。例如，由于线性波导在这里与纳米阱行在一个方向(例如，如例示中所看见的垂直方向)上对准，因此距离312可以表示任何线性波导(例如，线性波导306A-306B)上的相邻纳米阱之间的距离。例如，纳米阱304A和304B被距离312隔开。即，与线性波导306A相关联的纳米阱具有彼此相距的、根据用于流通池300的发射光学器件的分辨率距离而可分辨的间距。

光栅302用于将电磁辐射耦合到流通池300的线性波导中和/或从线性波导中耦合出来。这里，线性波导306A具有光栅302A，并且线性波导306B具有光栅302B。光栅302A-302B在这里具有不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅302A-302B中的一个或两个可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅302A-302B的脊可以具有大约200-300nm的节距。

光栅302A-302B可以具有促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导306A-306B中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅302具有与一个或多个其他光栅302不同的光栅周期。例如，光栅302A可以具有比光栅302B更高的光栅周期。作为另一示例，光栅302B可以具有比光栅302A更高的光栅周期。具有彼此不同的光栅周期的光栅302A-302B的特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导306A)中而不将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导306B)中。

在一些实施方式中，到光栅302A-302C中的耦合还可以或者替代地通过除了光栅周期之外的耦合器参数(例如但不限于折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅302A-302C中的耦合还可以或替代地通过关于流通池300的一个或多个线性波导的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅302A-302C中的耦合还可以或替代地通过施加到流通池300的(多个)光束的光束参数(例如但不限于光束的位置、入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。

流通池300可以包括多个线性波导，例如如所例示。在一些实施方式中，线性波导306C被定位成与线性波导306B相邻且与线性波导306A相对。换句话说，在该实施方式中，线性波导306B在线性波导306A和线性波导306C之间。例如，线性波导306C可以具有光栅302C。在一些实施方式中，光栅302C可以具有与光栅302B不同的光栅周期。例如，光栅302C可以具有与光栅302A相同的光栅周期。作为另一示例，光栅302C可以具有与光栅302A和与光栅302B不同的光栅周期。至少一些光栅302A-302C具有不同光栅周期，该特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导306A或306C)中而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的另一个(例如线性波导306B)中。作为另一示例，该特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导306B)中，而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的至少另一个(例如，线性波导306A或306C)中。

这里，示意性地将光区域314例示为具有虚线轮廓的矩形。光区域314表示使作为成像过程的一部分的光或其他电磁辐射撞击的一个或多个位置。在一些实施方式中，由激光器生成的照射光可以在光区域314处被引导，以便最终被耦合到一些线性波导中。例如，激光可以被选择为对应于样品材料中的一种或多种荧光基团的荧光属性。

这里，图像捕获区域216被示意性地例示为具有虚线轮廓的矩形。图像捕获区域316表示发射光学器件的视场。例如，相机或其他图像传感器可以捕获从图像捕获区域316发出的一种或多种类型的发射(例如，荧光)。

上面描述的示例例示了流通池300包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导306A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导306B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池300包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导306A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导306B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅302A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅302B)。第一光栅具有第一特性(例如，具有与光栅302B不同的光栅周期)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图像捕获过程可以包括一个或多个扫描操作。在一些实施方式中，可以使图像捕获区域316覆盖流通池300的一个或多个区域，以促进关于图像捕获区域316中的一个或多个纳米阱的图像捕获。定位可以包括将图像捕获区域316、或流通池300或两者进行移动。例如，发射光学器件可以在分析仪器中相对固定，使得图像捕获区域316在各种扫描操作期间不会移动。例如，流通池300可以相对于图像捕获区域316而被移动(例如，通过被定位在便于在至少一个方向上精确移动的电动平台上)到一个或多个扫描位置中。这里，箭头318示意性地例示了流通池300可以被移动，使得图像捕获区域316覆盖线性波导和与其相关联的纳米阱中的至少一些。

光区域314可以与图像捕获区域316保持固定或对应于图像捕获区域316而移动，或者可以独立于图像捕获区域316而移动。在该示例中，光区域314与流通池300的所有光栅302对准。可以向撞击在光区域314上的照射光赋予不同的入射角，以便将光选择性地耦合到流通池300的线性波导中的至少一个中但不耦合到至少另一个中。例如，当在箭头318的方向上进行扫描时，入射角可以被选择，使得光栅302A和302C(以及其他具有类似光栅周期的光栅)将耦合撞击在光区域314上的光，而一些其他光栅(例如，光栅302B)将不耦合撞击在光区域314上的光。因此，照射光将被耦合到线性波导306A和306C(以及具有类似光栅周期的光栅的其他线性波导)中，而光将不会被耦合到线性波导306B(以及具有类似光栅周期的光栅的其他线性波导)中。这可以促进流通池300的纳米阱的选择性照射。例如，由于线性波导306A和306C具有耦合到其中的光，因此激发光可以到达与线性波导306A相关联的纳米阱304A和304C，以及与线性波导306C相关联的纳米阱304D。在另一方面，激发光将不到达纳米阱304C，因为它与当前没有光耦合到其中的线性波导306B相关联。这样，尽管样品材料的一些部分(例如，在纳米阱304A和304C内)被定位在彼此的距离310处，但是成像可以成功进行；即，彼此之间的距离比发射光学器件的分辨率距离更近。在与箭头318所表示的移动相对应的扫描期间(其可以被表征为线扫描)，仅线性波导的特定子集可以具有耦合到其中的光。在一些实施方式中，光仅被耦合到每隔一个的线性波导中。例如，光可以仅被耦合到第一、第三、第五、第七等线性波导中，而光不被耦合到第二、第四、第六、第八等线性波导中。

在图3A中例示的扫描可以被描述为流通池300在图像中向左移动，并且当图像捕获区域316覆盖线性波导时，停止在与线性波导相对应的一个或多个选定位置处，直到流通池300到达图像捕获区域316的左侧。在图3A中所例示的扫描期间没有光耦合到其中并且与其关联的纳米阱因此不经受激发光的一个或多个线性波导可以在另一扫描操作中进行成像。

可以在与上述相同的方向上(例如，沿箭头318的方向)或在另一方向上执行这种其他扫描操作。图3B示出了在其中沿着与箭头320相对应的方向进行扫描的示例，该方向基本上且在至少一个实例中完全与箭头318相关联的方向相反。在图3B中例示的扫描可以被描述为流通池300在图像中向右移动，并且当图像捕获区域316覆盖线性波导时，停止在与线性波导相对应的一个或多个所选位置处，直到流通池300到达图像捕获区域316的右侧。定位可以包括将图像捕获区域316、或流通池300或两者进行移动。

在该示例中，光区域314与流通池300的所有光栅302对准。可以向撞击在光区域314上的照射光赋予不同的入射角，以便将光选择性地耦合到流通池300的线性波导中的至少一个中但不耦合到至少另一个中。例如，当在箭头320的方向上进行扫描时，可以选择入射角，使得光栅302B(以及其他具有类似光栅周期的光栅)将耦合撞击在光区域314上的光，而一些其他光栅(例如，光栅302A和302C)将不耦合撞击在光区域314上的光。因此，照射光将被耦合到线性波导306B(以及具有类似光栅周期的光栅的其他线性波导)，而光将不会耦合到线性波导306A和306C(以及具有类似光栅周期的光栅的其他线性波导)。这可以促进流通池300的纳米阱的选择性照射。例如，由于线性波导306B具有耦合到其中的光，激发光可以到达与线性波导306B相关联的纳米阱304C和其他纳米阱。在另一方面，激发光将不到达与线性波导306A相关联的纳米阱304A-304B或与线性波导306C相关联的纳米阱304D，这些线性波导当前不具有耦合到其中的光。这样，尽管样品材料的一些部分(例如，在纳米阱304A和304C内)被定位在彼此之间的距离310处，但是成像可以成功进行；即，彼此之间的距离比发射光学器件的分辨率距离更近。在与箭头320所表示的移动相对应的扫描期间(其可以被表征为线扫描)，仅线性波导的特定子集可以具有耦合到其中的光。在一些实施方式中，光仅被耦合到每隔一个的线性波导中。例如，例如，光可以仅被耦合到第二、第四、第六、第八等线性波导中，而光不被耦合到第一、第三、第五、第七等线性波导中。

在一些实施方式中，两个或多个光栅302可以替代地或者也可以具有不同的折射率。例如，这可以允许关于线性波导306A-306C中的至少一些的差分耦合。

图4示出了具有交错光栅402的流通池400的另一示例。流通池400可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，仅示出了流通池400的一部分。

流通池400包括多个纳米阱，包括纳米阱404A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。纳米阱404A在这里与线性波导406A相关联。在一些实施方式中，参考流通池4200描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导406A被定位成与包括纳米阱404A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。

另一个纳米阱404B也与线性波导406A相关联。例如，纳米阱404B被定位成与纳米阱404A相邻，并且两个纳米阱404A-404B可以在成像过程中与线性波导406A相互作用(例如，通过从线性波导406A接收电磁辐射)。通过对照，另一纳米阱404C替代地与线性波导406B相关联。在一些实施方式中，线性波导406B被定位成与线性波导406A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以位于线性波导406A-406B之间。

流通池400可以被用于一种或多种形式的成像过程中。例如，纳米阱(包括纳米阱404A-404C)中的样品材料可以经受来自相应线性波导(分别包括线性波导406A-406B)的电磁辐射。可以使用仪器(例如，一个或多个相机和/或其他成像设备)捕获由这种暴露于电磁辐射而产生的发射(发射的示例是来自荧光基团的荧光)。这种仪器有时通过表述“发射仪器”或类似术语来指代。例如，发射仪器可以包括一个或多个相机或其他图像传感器，以及至少一个透镜或其他发射光学器件。在一些实施方式中，衍射极限可以至少部分地归因于发射光学器件的一个或多个特性。例如，可以基于所使用的发射光学器件来定义分辨率距离，该分辨率距离标记使用发射光学器件能够分辨的最短距离。即，当分辨由分辨率距离间隔开的特征时，可以说成像系统以其最高可用分辨率水平来运行。

光栅402用于将电磁辐射耦合到流通池400的线性波导中和/或从线性波导中耦合出来。这里，线性波导406A具有光栅402A，线性波导406B具有光栅402B，并且线性波导406C具有光栅402C。光栅402A-402C可以具有相同或不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅402A-402C中的任一个或全部可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅402A-402C的脊可以具有大约200-300nm的节距。

光栅402A-402C可以具有促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导406A-406C中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅402与一个或多个其他光栅402在空间上偏移。该偏移可以在平行于线性波导406A-406C的方向上。例如，这里，光栅402B和在与线性波导406B相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅402A和在与线性波导406A相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。作为另一示例，这里，光栅402C和在与线性波导406C相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅402A和在与线性波导406A相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，并且也大于光栅402B和在与线性波导406B相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。光栅402A-402C在空间上彼此偏移的特性促进将电磁辐射(例如光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导406A)中，而不会将电磁辐射(例如光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导406B或406C)中。即，光栅402C在平行于线性波导406A-406C的方向上与光栅402A-402B中的每个光栅在空间上偏移。

在一些实施方式中，到光栅402A-402C中的耦合还可以或替代地通过除了光束的位置以外的光束参数(例如但不限于入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅402A-402C中的耦合还可以或替代地通过耦合器参数(例如但不限于光栅周期、折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅402A-402C中的耦合还可以或替代地通过关于流通池400的一个或多个线性波导的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。

这里，示意性地将光区域408A-408C例示为具有虚线轮廓的矩形。光区域408A-408C表示使作为成像过程的一部分的光或其他电磁辐射撞击的位置。在一些实施方式中，由激光器生成的照射光可以在一个或多个光区域408A-408C处被引导，以便最终被耦合到对应的线性波导中。例如，激光可以被选择以便对应于样品材料中一种或多种荧光基团的荧光属性。光可以被引导到光区域408A以将光耦合到线性波导406A中而不将光耦合到线性波导406B-406C中。光可以被引导到光区域408B以将光耦合到线性波导406B中而不将光耦合到线性波导406A或408-408C中。光可以被引导到光区域408C以将光耦合到线性波导406C中而不将光耦合到线性波导406A-406B中。

除了线性波导406A-406C之外，流通池400还可以具有其他线性波导，其他线性波导具有对应的光栅。这种其他线性波导的个体光栅可以具有与光栅402A-402C之一的空间偏移相似的空间偏移，或者可以具有不同的空间偏移。例如，光可以仅被耦合到第一、第四、第七、第十等线性波导中，而光不被耦合到第二、第三、第五、第六、第八、第九、第十一、第十二等线性波导中。更一般而言，在任何个体扫描操作中(对应于使用特定的光区域，诸如光区域408A-408C中的一个)，光被耦合到其中的线性波导的序数可以形成算术级数，其中第n个序数a_n(n＝1，2，3，...)可以被表达为a_n＝a₁+d(n-1)，其中a₁是第一个序数并且d是正整数。例如，对应于上述示例，在a₁＝1和d＝3的情况下，获得光被耦合到其中的线性波导具有序数1、4、7、10等。作为另一示例，在a₁＝1和d＝4的情况下，获得光被耦合到其中的线性波导具有序数1、5、9、13等。

上面描述的示例例示了流通池400包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导406A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导406B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池400包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导406A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导406B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅402A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅402B-402C)。第一光栅具有第一特性(例如，与光栅402B-402C在空间上偏移)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图5示出了示例流通池500的一部分的横截面。流通池500可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，以横截面示出了流通池500，并且仅示出了流通池500的一部分。

流通池500包括纳米阱层502，其包括纳米阱502A-502B。可以通过纳米压印或剥离工艺来形成纳米阱层502。例如，可以通过将纳米级模板施加到树脂上来形成纳米阱502A-502B。

流通池500包括线性波导504A-504B。线性波导504A-504B中的一个或多个可以与纳米阱502A-502B中的一个或多个对准。例如，在这里，线性波导504A与纳米阱502A对准，并且在这里线性波导504B与纳米阱502B对准。

每个线性波导504A-504B可以具有一个或多个光栅(为清楚起见，此处省略)，以将电磁辐射耦合到线性波导504A-504B中和/或从线性波导504A-504B中耦合出来。可以采用电磁辐射在线性波导504A-504B中的一个或多个行进方向。例如，行进方向可以进入和/或离开本例示的平面。

每个线性波导504A-504B可以被定位成抵靠一种或多种类型的包层。包层可以用于将电磁辐射约束到相应的线性波导504A-504B，并防止或减小辐射传播到其他线性波导504A-504B或其他基板中的程度(例如，以减小交叉耦合)。这里，包层506作为示例而被示出。在一些实施方式中，包层506包括一系列块。在一些实施方式中，包层506提供沿着包层506的结构交替的折射率。例如，包层506中的第一包层可以具有第一折射率，包层506中的与第一包层相邻的第二包层具有第二折射率，包层506中的与第二包层相邻的第三包层可以具有第一折射率，依此类推。包层506可以被定位成在线性波导102A的不同(例如，相对)侧上抵靠或靠近线性波导102A。例如，包层506A可以被定位成抵靠或靠近线性波导504B。这里，包层506包括多个结构，包括包层506A。包层506可以由一种或多种合适的材料制成，该材料用于将线性波导504A-504B彼此分开。在一些实施方式中，包层506可以由具有比线性波导504A-504B的一个或多个折射率低的折射率的材料制成。在一些实施方式中，包层506中的一个或多个包括聚合物材料。在一些实施方式中，包层506的多个结构可以被真空或另一种材料(例如，空气或液体)的区域所散布。

图6示出了流通池600的示例，其中多个线性波导共享公共光栅。流通池600可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。为了说明的目的，以俯视图示出了流通池500，并且仅示出了流通池600的一部分。

流通池600包括基板602。在一些实施方式中，基板602用作流通池600的基底层，并且可以支撑一个或多个层和/或其他结构。例如，基板602可以支撑一个或多个线性波导组件604A和纳米阱层(未被示出)。

线性波导组件604A包括具有光栅608A的耦合组件606A。线性波导连接器610将耦合组件606A和线性波导阵列612A彼此连接。线性波导阵列612A包括耦合到线性波导连接器610的线性波导分配器614，以及彼此平行布置并耦合到线性波导分配器614的多个线性波导616A。在操作中，入射在光栅608A上的光可以被耦合组件606A和线性波导连接器610耦合到线性波导阵列612A中。在线性波导阵列612A中，线性波导分配器614可以将光分配到线性波导616A中。在一些实施方式中，线性波导616A被定位成与纳米阱(未被示出)相邻，以促进作为样品分析的一部分的成像。例如，可以沿着每个线性波导616A定位纳米阱行。线性波导组件604A可以由促进电磁辐射的传播的一种或多种合适材料制成。在一些实施方式中，线性波导组件604A的(多个)材料可以包括聚合物材料。在一些实施方式中，线性波导组件604A的(多个)材料可以包括Ta₂O₅和/或SiN_x。

线性波导阵列612A可以便于流通池600的一个或多个其他组件的放置。在一些实施方式中，流通池600包括线性波导组件604B，其被定位在基板602的与线性波导阵列612A相反的一侧上。线性波导组件604B可以包括耦合到线性波导阵列612B的耦合组件606B。在一些实施方式中，线性波导阵列612B的个体线性波导616B可以被散布在线性波导阵列612A的相应线性波导616A之间。例如，线性波导616A中的两个可以被定位在线性波导616B中的一个线性波导的相应相对两侧上。然后，线性波导616A中的两个线性波导共享相同的光栅，在该示例中是线性波导组件604A的光栅608A。

在一些实施方式中，线性波导616A和线性波导616B可以被定位成比发射光学器件的分辨率距离更靠近彼此。例如，在第一扫描阶段期间，光可以被耦合到线性波导组件604A的线性波导616A中而不被耦合到线性波导组件604B的线性波导616B中。此外，在第二扫描阶段期间，光可以替代地被耦合到线性波导组件604B的线性波导616B中而不被耦合到线性波导组件604A的线性波导616A中。

耦合组件606A-604B中的至少一个可以包括具有基本上且在至少一个实例中完全为三角形形状的基板。就多个流通池的有效定位而言，这可以提供优势。线性波导组件604C可以不被视为流通池600的一部分，而是可以被视为另一个流通池(未被示出)的一部分。在一些实施方式中，耦合组件606A的三角形基板和线性波导组件604C的耦合组件606C的对应三角形基板可以被定位成彼此相邻。例如，耦合组件606A和606C可以在相反的方向上被定位，以便提供彼此相邻的线性波导组件604A和604C的有效封装。

光栅608A可以被定位成朝向线性波导组件604A的第一端部(例如，在该例示中朝向其左端部)。此外，光栅608B可以被定位成朝向线性波导组件604B的第二端部(例如，在该例示中朝向其右端部)。第一端部可以在平行于纳米阱行的方向(例如，平行于线性波导616A-616B的方向)上被定位成与第二端部相对。

可以使用比所示更多或更少的线性波导组件。在一些实施方式中，相应的线性波导组件604D-604F被实现。例如，线性波导组件604E-604F可以被视为流通池600的一部分，而线性波导组件604D可以被视为与线性波导组件604C的流通池分开的另一个流通池(未被示出)的一部分。

在一些实施方式中，到光栅608A和/或其他光栅中的耦合可以通过光束参数(例如但不限于光束的位置、入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅608A和/或其他光栅中的耦合还可以或替代地通过耦合器参数(例如但不限于光栅周期、折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅608A和/或其他关山中的耦合还可以或替代地通过关于流通池600的一个或多个线性波导的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。

图7是示例照射系统700的图。照射系统700可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。

照射系统700包括光源配件710、反射镜728、物镜734、流通池736、发射二向色滤光片738、第一光学检测子系统756和第二光学检测子系统758。照射系统700实现了两个颜色通道的同时成像。在一些实施方式中，另一照射系统可以被配置为实现两个以上颜色通道(例如，三个颜色通道、四个颜色通道或更多)的同时成像。注意，可能存在相似的其他光学配置，能够产生多个颜色通道的同时成像。

光源配件710产生入射在流通池736上的激发照射。该激发照射继而将从一种或多种荧光染料中产生发射的照射或发荧光的照射，将使用透镜742和748收集它们。光源配件710包括第一激发照射源712和对应的会聚透镜714、第二激发照射源716和对应的会聚透镜718以及二向色滤光片720。

第一激发照射源712和第二激发照射源716例示了能够同时为样品提供相应激发照射光(例如，对应于相应颜色通道)的照射系统。在一些实施方式中，第一激发照射源712和第二激发照射源716中的每一个包括发光二极管(LED)。在一些实施方式中，第一激发照射源712和第二激发照射源716中的至少一个包括激光器。会聚透镜714和718各自被设置为与相应激发照射源712和716相距一定距离，使得从每个会聚透镜714/718出射的照射被聚焦在场孔径722上。二向色滤光片720反射来自第一激发照射源712的照射，并透射来自第二激发照射源716的照射。

在一些实施方式中，从二向色滤光片720输出的混合激发照射可以直接朝向物镜134传播。在其他实施方式中，可以在从物镜734发射之前通过附加的中间光学组件来进一步修改和/或控制混合激发照射。混合激发照射可以穿过场孔径722中的焦点到达滤光片724，然后到达色彩校正的准直透镜726。来自透镜726的准直激发照射入射到反射镜728上，它在其上反射并入射在激发/发射二向色滤光片730上。激发/发射二向色滤光片730反射从光源配件710发射的激发照射，同时允许发射照射(这将在下面进一步描述)穿过激发/发射二向色滤光片730而被一个或多个光学子系统756、758接收。光学子系统756和758示出了可以同时收集多路荧光的光收集系统。然后，从激发/发射二向色滤光片730反射的激发照射入射在反射镜732上，该激发照射从反射镜732朝向流通池736入射到物镜134上。

物镜734将来自反射镜732的准直激发照射聚焦到流通池136上。在一些实施方式中，物镜734是具有例如1X、2X、4X、5X、6X、8X、10X或更高的指定放大因子的显微镜物镜。物镜734以放大因子所确定的锥角或数值孔径将从反射镜732入射的激发照射聚焦在流通池736上。在一些实施方式中，物镜734可在垂直于流通池的轴(“z轴”)上移动。在一些实施方式中，照射系统700独立地调节镜筒透镜748和镜筒透镜742的z位置。

流通池736包含待分析的样品，诸如核苷酸序列或任何其他材料。流通池736可以包括一个或多个通道760(在此通过放大的横截面视图示意性地例示出)，其被配置为保持样品材料并促进针对样品材料采取的动作，包括但不限于触发化学反应或添加或去除材料。物镜734的物平面762(在此使用虚线示意性地例示出)延伸通过流通池736。例如，物平面762可以被限定为与(一个或多个)通道760相邻。

物镜734可以限定视场。视场可以限定流通池736上的区域，图像检测器使用物镜734从该区域捕获发射光。可以使用一个或多个图像检测器，例如检测器746和754。照射系统700可以包括针对发射光的相应波长(或波长范围)而分开的图像检测器746和754。图像检测器746和754中的至少一个可以包括诸如时延积分CCD相机之类的电荷耦合设备(CCD)，或者诸如化学敏感场效应晶体管(chemFET)、离子敏感场效应晶体管(ISFET)和/或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)之类的基于互补金属氧化物半导体(CMOS)技术制造的传感器。

在一些实施方式中，照射系统700可以包括结构化照射显微镜(SIM)。SIM成像基于在空间上结构化的照射光和重构，以得到与仅使用来自物镜734的放大所产生的图像相比更高分辨率的图像。例如，该结构可以包括中断照射激发光的图案或光栅或者由它们组成。在一些实施方式中，结构可以包括条纹图案。通过将光束撞击在衍射光栅上可以生成光的条纹，从而发生反射或透射衍射。可以将结构化的光投射到样品上，根据可以按照某个周期性而发生的相应条纹对样品进行照射。为了使用SIM来重构图像，在激发照射的图案彼此处于不同相位角的情况下，使用两个或多个图案化的图像。例如，可以以在结构化的光中的不同条纹相位(有时被称为图像的相应图案相位)获取样品的图像。这可以允许样品上的各个位置被暴露于多种照射强度。所得到的发射光图像的集合可以被组合以重构更高分辨率的图像。

将流通池736中的样品材料与耦合到对应核苷酸的荧光染料相接触。荧光染料在利用从物镜734入射到流通池736上的对应激发照射进行辐照时发出荧光照射。所发射的照射用波段来标识，每个波段可以被分类到相应颜色通道。荧光染料与相应的核苷酸(例如含有相应核碱基)化学结合。以这种方式，当由图像检测器746、754检测时，利用荧光染料标记的dNTP可以基于在对应波段内的发射光的波长而被标识。

物镜734捕获由流通池736中的荧光染料分子发射的荧光。在捕获该发射光后，物镜734收集并传送准直后的光。然后，该发射光沿着原始激发照射从光源配件710到达的路径传播回来。注意，由于在发射光和激发照射之间缺乏相干性，因此沿着该路径在发射和激发照射之间很少或没有预期的干扰。即，发射光是单独光源的结果，即荧光染料与流通池736中的样品材料相接触的结果。

发射光在被反射镜732反射后入射到激发/发射二向色滤光片730上。滤光片730将发射光透射到二向色滤光片738。

在一些实施方式中，二向色滤光片738透射与蓝色通道相关联的照射并且反射与绿色通道相关联的照射。在一些实施方式中，二向色滤光片738被选择为使得二向色滤光片738将发射的、在已定义的绿色波段内的照射反射到光学子系统756，并将发射的、在已定义的蓝色波段内的照射透射到光学子系统758，如上所讨论。光学子系统756包括镜筒透镜742、滤光片744和图像检测器746。光学子系统758包括镜筒透镜748、滤光片750和图像检测器754。

在一些实施方式中，二向色滤光片738和二向色滤光片7120彼此相似地操作(例如，两者都可以反射一种颜色的光并且透射另一种颜色的光)。在其他实施方式中，二向色滤光片738和二向色滤光片720彼此不同地操作(例如，二向色滤光片738可以透射二向色滤光片720所反射的那种颜色的光，反之亦然)。

在一些实施方式中，发射的照射在图像检测器754之前遇到反射镜752。在所示的示例中，光学子系统758中的光路成角度，使得照射系统700整体上可以满足空间或体积要求。在一些实施方式中，这样的子系统756和758都具有成角度的光路。在一些实施方式中，子系统756和758中的光路都不成角度。这样，多个光学子系统中的一个或多个可以具有至少一个成角度的光路。

每个镜筒透镜742和748将入射在其上的所发射的照射聚焦到相应的图像检测器746和754上。在一些实施方式中，每个检测器746和754都包括CCD阵列。在一些实施方式中，每个图像检测器746和754都包括互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器。

照射系统700不需要如图7中所示。例如，每个反射镜728、732、740可以利用改变照射方向的棱镜或者某个其他光学设备来代替。每个透镜可以用衍射光栅、衍射光学器件、菲涅耳透镜或者根据入射的照射产生准直或聚焦照射的某个其他光学设备来代替。

图8至图9是示例方法800和900的流程图。方法800或900或两者可以使用本文描述的一个或多个其他示例来执行和/或结合这些示例来执行。除非另外指出，否则更多或更少的操作可以被执行和/或两个或多个的操作可以以不同的顺序被执行。

在810处，样品可以被施加到流通池的第一行纳米阱和第二行纳米阱。在一些实施方式中，样品可以被施加到与图2A中的线性波导206A-206B相关联的纳米阱行。在一些实施方式中，样品可以被施加到与图4中的线性波导406A-406B相关联的纳米阱行。例如，样品可以包括基因物质。

在820处，可以改变照射组件的位置以定址光栅的子集。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得当光区域214与光栅202A和202C以及一些其他光栅对准、但与光栅202B以及其他一些光栅未对准时，照射光将撞击或者确实撞击在图2A中的光区域214上。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得照射光将撞击或者确实撞击在图4中与光栅402A对准但与光栅402B-402C未对准的光区域408A上。例如，图7中的反射镜732可以被调节以改变光入射的位置。在一些实施方式中，除了或代替移动照射仪器，可以移动或调节流通池。

在830处，扫描可以在第一方向上开始。在一些实施方式中，在与图2A中的箭头218相对应的方向上执行扫描。定位可以包括将图像捕获区域(例如，图像捕获装置)或流通池或两者进行移动。

在840处，第一光可以在与第一行纳米阱对准的第一线性波导的第一光栅处被引导，而不会将第一光耦合到与第二行纳米阱对准的第二线性波导中。在一些实施方式中，当光区域214至少部分地覆盖光栅202A和202C时，第一光在图2A中的光区域214处被引导。因为光栅202B与光栅202A和202C在空间上偏移，所以第一光不被耦合到线性波导206B中。在一些实施方式中，图4中第一光在至少部分地覆盖光栅402A的光区域408A处被引导。因为光栅402B-402C与光栅402A在空间上偏移，所以第一光未被耦合到线性波导406B-406C中。

在850处，一个或多个图像可以被捕获。在一些实施方式中，当图像捕获区域216至少部分地覆盖流通池200的一些方面时，图2A中的图像捕获区域216可以捕获图像。以类似的方式，图4中的流通池400可以捕获一个或多个图像。例如，图像捕获可以包括线扫描。

在860处，可以改变照射组件的位置以定址光栅的另一子集。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得当光区域214与光栅202B以及一些其他光栅对准、但与光栅202A和202C以及一些其他光栅未对准时，照射光将撞击或确实撞击在图2B中的光区域214上。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得照射光将撞击或确实撞击在图4中与光栅402B对准但与光栅402A或402C未对准的光区域408B上。例如，图7中的反射镜732可以被调节以改变光入射的位置。在一些实施方式中，除了或代替移动照射仪器，可以移动或调节流通池。

在870处，扫描可以在第二方向上开始。第二方向可以与第一方向相同或不同。在一些实施方式中，在与图2B中的箭头220相对应的方向上执行扫描。定位可以包括将图像捕获区域(例如，图像捕获装置)或流通池或两者进行移动。

在880处，第二光可以在与第二行纳米阱对准的第二线性波导的第二光栅处被引导，而不会将第二光耦合到第一线性波导中。在一些实施方式中，当光区域214至少部分地覆盖光栅202B时，第二光在图2B中的光区域214处被引导。因为光栅202A和202C与光栅202B在空间上偏移，所以第二光不被耦合到线性波导206A或206C中。在一些实施方式中，当光区域408B至少部分地覆盖光栅402B时，第二光在图4中的光区域408B处被引导。因为光栅402A和402C与光栅402B在空间上偏移，所以第二光不被耦合到线性波导406A和406C中。

在890处，一个或多个图像可以被捕获。在一些实施方式中，当图像捕获区域216至少部分地覆盖流通池200的一些方面时，图2B中的图像捕获区域216可以捕获图像。以类似的方式，图4中的流通池400可以捕获一个或多个图像。例如，图像捕获可以包括线扫描。

现在转向图9中的方法900。在910处，样品可以被施加到流通池的第一行纳米阱和第二行纳米阱。在一些实施方式中，样品可以被施加到与图3A中的线性波导306A-306B相关联的纳米阱行。例如，样品可以包括基因物质。

在920处，可以将照射组件的位置改变为与光栅的子集的光栅周期相关联的角度。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得照射光将具有或确实具有一个入射角，光栅302A和302C以及一些其他光栅以该入射角耦合光，但是光栅302B以及一些其他光栅以该入射角不耦合光。例如，图7中的反射镜732可以被调节以改变入射角。在一些实施方式中，除了或代替调节照射仪器，可以移动或调节流通池。

在930处，扫描可以在第一方向上开始。在一些实施方式中，在与图3A中的箭头318相对应的方向上执行扫描。定位可以包括将图像捕获区域(例如，图像捕获装置)或流通池或两者进行移动。

在940处，第一光可以在与第一行纳米阱对准的第一线性波导的第一光栅处被引导，而不会将第一光耦合到与第二行纳米阱对准的第二线性波导中。在一些实施方式中，当光区域314至少部分地重叠光栅302时，第一光在图3A中的光区域314处被引导。因为光栅302B具有与光栅302A和302C不同的光栅周期，所以第一光未被耦合到线性波导306B中。

在950处，一个或多个图像可以被捕获。在一些实施方式中，当图像捕获区域316至少部分地覆盖流通池300的一些方面时，图3A中的图像捕获区域316可以捕获图像。

在960处，可以将照射组件的位置改变为与光栅的另一子集的光栅周期相关联的角度。在一些实施方式中，改变照射组件的位置，使得照射光将具有或确实具有一个入射角，光栅302B以及一些其他光栅以该入射角耦合光，但是光栅302A和302C以及一些其他光栅以该入射角不耦合光。例如，图7中的反射镜732可以被调节以改变光入射的位置。在一些实施方式中，除了或代替移动照射仪器，可以移动或调节流通池。

在970处，扫描可以在第二方向上开始。第二方向可以与第一方向相同或不同。在一些实施方式中，在与图3B中的箭头320相对应的方向上执行扫描。定位可以包括将图像捕获区域(例如，图像捕获装置)或流通池或两者进行移动。

在980处，第二光可以在与第二行纳米阱对准的第二线性波导的第二光栅处被引导，而不会将第二光耦合到第一线性波导中。在一些实施方式中，当光区域314至少部分地重叠光栅302时，第二光在图3B中的光区域314处被引导。因为光栅302A和302C具有与光栅302B不同的光栅周期，所以第二光未被耦合到线性波导306A或306C中。

在990处，一个或多个图像可以被捕获。在一些实施方式中，当图像捕获区域316至少部分地覆盖流通池300的一些方面时，图3B中的图像捕获区域316可以捕获图像。例如，图像捕获可以包括线扫描。

仅为了说明的目的，本文的一些示例示了具有圆形开口的纳米阱。在一些实施方式中，可以使用非圆形纳米阱。图10A示出了非圆形纳米阱1002的六边形阵列1000的示例。六边形阵列1000可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，六边形阵列1000可以与圆形纳米阱或非圆形纳米阱或两者一起使用。非圆形纳米阱1002中的一个或多个可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，纳米阱1002可以以六边形阵列或非六边形(例如，除此以外的多边形)阵列或两者来布置。

非圆形纳米阱1002的尺寸和/或形状可以影响作为分析过程一部分的成像。在一些实施方式中，从一些或所有非圆形纳米阱1002收集荧光信号。荧光信号可以受到非圆形纳米阱1002的尺寸和/或形状影响。例如，所生成的(多个)荧光信号的变化可以影响分析系统(例如，测序系统)的吞吐量。

在一些实施方式中，一个或多个非圆形纳米阱1002具有椭圆形开口。椭圆形可以通过长轴和短轴的相应长度来表征。短轴长度可以被表达为长轴长度的百分比，仅举几个示例，包括但不限于长轴长度的5％、15％、35％、65％或95％。非圆形纳米阱除椭圆形以外的其他几何形状也是可能的。

图10B示出了圆形纳米阱1006的三角形阵列1004的示例。三角形阵列1004可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，三角形阵列1004可以与圆形纳米阱或非圆形纳米阱或两者一起使用。圆形纳米阱1006中的一个或多个可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，圆形纳米阱1006可以以六边形阵列或非六边形(例如，除此以外的多边形)阵列或两者来布置。

图11示出了具有交错光栅1102的流通池1100的另一示例。流通池1100可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，流通池1100可以与交错光栅或非交错光栅或两者一起使用。交错光栅1102中的一个或多个可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，交错光栅1102可以与以六边形阵列或非六边形(例如，否则为多边形)阵列或两者布置的纳米阱一起使用。

流通池1100包括多个纳米阱，包括纳米阱1104A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。纳米阱1104A在这里与线性波导1106A相关联。在一些实施方式中，参考流通池1100描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导1106A被定位成与包括纳米阱1104A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。

另一纳米阱1104B也与线性波导1106A相关联。例如，纳米阱1104B被定位成与纳米阱1104A相邻，并且两个纳米阱1104A-1104B可以在成像过程中与线性波导1106A相互作用(例如，通过从线性波导1106A接收电磁辐射)。通过对照，另一纳米阱1104C替代地与线性波导1106B相关联。在一些实施方式中，线性波导1106B被定位成与线性波导1106A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1106A-1106B之间。

这里，纳米阱1104D与线性波导1106C相关联。在一些实施方式中，线性波导1106C被定位成与线性波导1106B相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1106B-1106C之间。

这里，纳米阱1104E与线性波导1106D相关联。在一些实施方式中，线性波导1106D被定位成与线性波导1106C相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1106C-1106D之间。

这里，纳米阱1104A-1104B和其他纳米阱形成沿着线性波导1106A延伸的第一组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1104C和其他纳米阱形成沿着线性波导1106B延伸的第二组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1104D和其他纳米阱形成沿着线性波导1106C延伸的第三组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1104E和其他纳米阱形成沿着线性波导1106D延伸的第四组纳米阱(例如，纳米阱行)。在一些实施方式中，第一组纳米阱(例如，纳米阱1104A-1104B及其他纳米阱)被定位使得与第二组纳米阱(例如，纳米阱1104C及其他纳米阱)同相位。第一组纳米阱可以沿着线性波导1106A以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。例如，线性波导1106A处的第一组纳米阱中的每个纳米阱具有在线性波导1106B的第二组纳米阱中的对应的纳米阱。对应的纳米阱可以被定位成从该纳米阱直接跨在线性波导1106A-1106B之间的包层或另一种材料。

这里，第三组纳米阱中的纳米阱1104D和其他纳米阱沿着线性波导1106C以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。第三组纳米阱被定位使得与至少第二组纳米阱异相位。在一些实施方式中，第二组纳米阱中的纳米阱中没有一个具有在第三组纳米阱中直接跨包层或其他材料的对应的纳米阱。例如，第二组纳米阱中的每个纳米阱可以等距地被定位在第三组纳米阱中的两个相邻的纳米阱之间。

在一些实施方式中，第四组纳米阱(例如，沿着线性波导1106D的纳米阱1104E及其他纳米阱)被定位使得与第三组纳米阱(例如，沿着线性波导1106C的纳米阱1104D及其他纳米阱)同相位。第四组纳米阱可以沿着线性波导1106D以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。例如，在线性波导1106D处的第四组纳米阱中的每个纳米阱具有在线性波导1106C处的第三组纳米阱中的对应的纳米阱。对应的纳米阱可以被定位成从该纳米阱直接跨线性波导1106C-1106D之间的包层或另一种材料。

光栅1102用于将电磁辐射耦合到流通池1100的线性波导中和/或从线性波导中耦合出来。这里，线性波导1106A具有光栅1102A，线性波导1106B具有光栅1102B，线性波导1106C具有光栅1102C，并且线性波导1106D具有光栅1102D。光栅1102A-1102D中的每一个光栅可以具有相同或不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅1102A-1102D中的一些或全部可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅1102A-1102D的脊可以具有大约200-300nm的节距。

光栅1102A-1102D可以具有至少部分地促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导1106A-1106D中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅1102与一个或多个其他光栅1102在空间上偏移。该偏移可以在平行于线性波导1106A-1106D的方向上。例如，这里，光栅1102B和与线性波导1106B相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于在光栅1102A和与线性波导1106A相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。作为另一示例，这里，光栅1102D和与线性波导1106D相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅1102C和与线性波导1106C相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。在一些实施方式中，光栅1102A和1102C具有相同或相似的空间偏移。在一些实施方式中，光栅1102B和1102D具有相同或相似的空间偏移。光栅1102A-1102D在空间上至少部分地彼此偏移的特性促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导1106A和/或1106C)中，而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导1106B和/或1106D)中。

在一些实施方式中，到光栅1102A-1102D中的耦合还可以或替代地通过除光束的位置以外的光束参数(例如但不限于入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1102A-1102D中的耦合还可以或替代地通过耦合器参数(例如但不限于光栅周期、折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1102A-1102D中的耦合还可以或替代地通过关于线性波导1106A-1106D中的一个或多个的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。

上面描述的示例例示了流通池1100包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导1106A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导1106B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池1100包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导1106A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导1106B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅1102A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅1102B)。第一光栅具有第一特性(例如，与光栅1102B在空间上偏移)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图12示出了具有交错光栅1202的流通池1200的另一示例。流通池1200可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，流通池1200可以与交错光栅或非交错光栅或两者一起使用。交错光栅1202中的一个或多个可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，交错光栅1202可与以六边形阵列或非六边形(例如，除此以外的多边形)阵列或两者布置的纳米阱一起使用。

流通池1200包括多个纳米阱，包括纳米阱1204A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。纳米阱1204A在这里与线性波导1206A相关联。在一些实施方式中，参考流通池1200描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导1206A被定位成与包括纳米阱1204A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。

另一个纳米阱1204B也与线性波导1206A相关联。例如，纳米阱1204B被定位成与纳米阱1204A相邻，并且两个纳米阱1204A-1204B可以在成像过程中与线性波导1206A相互作用(例如，通过从线性波导1206A接收电磁辐射)。通过对照，另一纳米阱1204C替代地与线性波导1206B相关联。在一些实施方式中，线性波导1206B被定位成与线性波导1206A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1206A-1206B之间。

这里，纳米阱1204D与线性波导1206C相关联。在一些实施方式中，线性波导1206C被定位成与线性波导1206B相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1206B-1206C之间。

这里，纳米阱1204E与线性波导1206D相关联。在一些实施方式中，线性波导1206D被定位成与线性波导1206C相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1206C-1206D之间。

这里，纳米阱1204A-1204B和其他纳米阱形成沿着线性波导1206A延伸的第一组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1204C和其他纳米阱形成沿着线性波导1206B延伸的第二组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1204D和其他纳米阱形成沿着线性波导1206C延伸的第三组纳米阱(例如，纳米阱行)。这里，纳米阱1204E和其他纳米阱形成沿着线性波导1206D延伸的第四组纳米阱(例如，纳米阱行)。在一些实施方式中，第一组纳米阱(例如，纳米阱1204A-1204B及其他纳米阱)被定位使得与第二组纳米阱(例如，纳米阱1204C及其他纳米阱)异相位。在一些实施方式中，第一组纳米阱中的纳米阱中没有一个具有在第二组纳米阱中对应的、直接跨包层或其他材料的纳米阱。例如，第一组纳米阱中的每个纳米阱可以等距地被定位在第二组纳米阱中的两个相邻的纳米阱之间。

这里，第三组纳米阱中的纳米阱1204D和其他纳米阱沿着线性波导1206C以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。第三组纳米阱被定位使得与至少第二组纳米阱异相位。在一些实施方式中，第三组纳米阱中的纳米阱中没有一个具有在第二组纳米阱中对应的、直接跨包层或其他材料的纳米阱。例如，第三组纳米阱中的每个纳米阱可以等距地被定位在第二组纳米阱中的两个相邻的纳米阱之间。第三组纳米阱可以被定位使得与至少第一组纳米阱同相位。

在一些实施方式中，第四组纳米阱(例如，沿着线性波导1206D的纳米阱1204E及其他纳米阱)被定位使得与第三组纳米阱(例如，沿着线性波导1206C的纳米阱1204D及其他纳米阱)异相位。在一些实施方式中，第四组纳米阱中的纳米阱中没有一个在第三组纳米阱中具有直接跨包层或其他材料的对应的纳米阱。例如，第四组纳米阱中的每个纳米阱可以等距地被定位在第三组纳米阱中的两个相邻的纳米阱之间。

光栅1202用于将电磁辐射耦合到流通池1200的线性波导中和/或从线性波导中耦合出来。这里，线性波导1206A具有光栅1202A，线性波导1206B具有光栅1202B，线性波导1206C具有光栅1202C，并且线性波导1206D具有光栅1202D。光栅1202A-1202D中的每个光栅可以具有相同或不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅1202A-1202D中的一些或全部可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅1202A-1202D的脊可以具有大约200-300nm的节距。光栅1202A-1202D可以具有多个合适形状中的一个或多个。在一些实施方式中，光栅1202A-1202D具有截顶的三角形形状。

光栅1202A-1202D可以具有至少部分地促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导1206A-1206D中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅1202与一个或多个其他光栅1202在空间上偏移。该偏移可以在平行于线性波导1206A-1206D的方向上。例如，这里，光栅1202B与线性波导1206B的另一端部之间的距离短于光栅1202A与线性波导1206A的另一端部之间的距离。作为另一示例，这里，光栅1202D与线性波导1206D的另一端部之间的距离短于光栅1202C与线性波导1206C的另一端部之间的距离。在一些实施方式中，光栅1202A和1202C具有相同或相似的空间偏移。在一些实施方式中，光栅1202B和1202D具有相同或相似的空间偏移。光栅1202A-1202D至少部分地在空间上彼此偏移的特征促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导1206A和/或1206C)中，而不会将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导1206B和/或1206D)中。

在一些实施方式中，到光栅1202A-1202D中的耦合还可以或替代地通过除光束的位置之外的光束参数(例如但不限于入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1202A-1202D中的耦合还可以或替代地通过耦合器参数(例如但不限于光栅周期、折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1202A-1202D中的耦合还可以或替代地通过关于线性波导1206A-1206D中的一个或多个的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。

流通池1200可以具有以多种图案中的任何一种布置的纳米阱。在本示例中，纳米阱以六边形阵列布置。六边形阵列形成一个或多个六边形。这里，线性波导1206B还包括纳米阱1204F-1204G，并且线性波导1206C还包括纳米阱1204H。这里，纳米阱1204A-1204H以六边形的形式被定位。这里，纳米阱1204A-1204B是第一组纳米阱的一部分并且与线性波导1206A相关联；纳米阱1204C和1204F-1204G是第二组纳米阱的一部分并且与线性波导1206B相关联；纳米阱1204D和1204H是第三组纳米阱的一部分并且与线性波导1206C相关联。

上面描述的示例例示了流通池1200包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导1206A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导1206B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池1200包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导1206A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导1206B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅1202A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅1202B)。第一光栅具有第一特性(例如，与光栅1202B在空间上偏移)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图13示出了具有交错光栅1302的流通池1300的另一示例。流通池1300可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，流通池1300可与交错光栅或非交错光栅或两者一起使用。交错光栅1302中的一个或多个可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，交错光栅1302可与以六边形阵列或非六边形(例如，除此以外的多边形)阵列或两者布置的纳米阱一起使用。

流通池1300包括多个纳米阱，包括纳米阱1304A，纳米阱在此使用圆形形状例示出。将仅具体提及一些纳米阱，而其他纳米阱可以与所讨论的(多个)纳米阱相似或相同。可以将纳米阱形成在纳米阱层中(例如，通过纳米压印或剥离工艺)。例如，可以使用纳米级模板在树脂中形成纳米阱。为了清楚起见，在该示例中未明确示出纳米阱层。纳米阱1304A在这里与线性波导1306A相关联。在一些实施方式中，参考流通池1300描述的线性波导可以与本文中描述的一个或多个其他线性波导相似或相同。例如，线性波导1306A被定位成与包括纳米阱1304A的纳米阱层相邻(例如，与之接触或靠近)。纳米阱1304A是用于线性波导1306A的第一组纳米阱的一部分(例如，一行或多行纳米阱)。这里，作为纳米阱行一部分的纳米阱1304A沿着线性波导1306A在其一侧上延伸。例如，在所示的流通池1300的透视图中，纳米阱行与线性波导1306A不重叠。

另一纳米阱1304B也与线性波导1306A相关联。类似于纳米阱1304A，纳米阱1304B也是用于线性波导1306A的第一组纳米阱的一部分(例如，一行或多行纳米阱)。这里，作为纳米阱行的一部分的纳米阱1304B沿着线性波导1306A在其另一侧上延伸。例如，在所示的流通池1300的透视图中，纳米阱行与线性波导1306A不重叠，而是被定位在线性波导1306A的与纳米阱1304A的行相反的一侧上。纳米阱1304A-1304B都可以在成像过程中与线性波导1306A相互作用(例如，通过从线性波导1306A接收电磁辐射)。

另一纳米阱1304C与线性波导1306B相关联。在一些实施方式中，线性波导1306B平行于线性波导1306A并且被定位成与线性波导1306A相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1306A-1306B之间。纳米阱1304C是用于线性波导1306B的第二组纳米阱的一部分(例如，一行或多行纳米阱)。这里，作为纳米阱行的一部分的纳米阱1304C沿着线性波导1306B在其一侧上延伸。例如，在所示的流通池1300的透视图中，纳米阱行与线性波导1306B不重叠。也是第二组纳米阱一部分的另一纳米阱行可以被定位在线性波导1306B的与纳米阱1304C的行相反的一侧上。

另一纳米阱1304D与线性波导1306C相关联。在一些实施方式中，线性波导1306C平行于线性波导1306B并且被定位成与线性波导1306B相邻。例如，包层(未被示出)和/或另一种材料可以被定位在线性波导1306B-1306C之间。纳米阱1304D是用于线性波导1306C的第三组纳米阱的一部分(例如，一行或多行纳米阱)。这里，作为纳米阱行的一部分的纳米阱1304D沿着线性波导1306C在其一侧上延伸。例如，在所示的流通池1300的透视图中，纳米阱行与线性波导1306C不重叠。也是第三组纳米阱一部分的另一纳米阱行可以被定位在线性波导1306C的与纳米阱1304D的行相反的一侧上。

与关联的线性波导以偏移定位纳米阱(例如，如在流通池1300中)可以提供一个或多个优势。在一些实施方式中，可以减少或最小化波导之间的串扰。例如，这种益处可以胜过纳米阱的较低封装密度。

在一些实施方式中，第一组纳米阱的行中的纳米阱(例如，纳米阱1304A-1304B及其他纳米阱)被定位使得彼此同相位。线性波导1306A的任一侧上的纳米阱行中的纳米阱可以沿着线性波导1306A以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。例如，这些行之一中的每个纳米阱在另一行中具有对应的纳米阱。第一组纳米阱中的对应的纳米阱可以从第一组纳米阱中的另一纳米阱直接跨线性波导1306A而被定位。

在一些实施方式中，第一组纳米阱(例如，纳米阱1304A-1304B及其他纳米阱)被定位使得与第二组纳米阱(例如，纳米阱1304C及其他纳米阱)同相位。线性波导1306B的任一侧上的纳米阱行中的纳米阱可以沿着线性波导1306B以基本上规则的间隔并且在至少一个实例中以完全规则的间隔而被定位。例如，在这些行的至少一个中的每个纳米阱具有在第一组纳米阱的行中的至少一行中的对应的纳米阱。第一组纳米阱中的对应的纳米阱可以从第二组纳米阱的纳米阱直接跨包层或其他材料而被定位。

光栅1302用于将电磁辐射耦合到流通池1300的线性波导中和/或从线性波导中耦合出来。这里，线性波导1306A具有光栅1302A，线性波导1306B具有光栅1302B，线性波导1306C具有光栅1302C，并且线性波导1306D具有光栅1302D。光栅1302A-1302D中的每一个可以具有相同或不同的周期性结构。在一些实施方式中，光栅1302A-1302D中的一些或全部可以包括被另一种材料所散布的周期性的脊结构。例如，仅举一个示例，光栅1302A-1302D的脊可以具有大约200-300nm的节距。

光栅1302A-1302D可以具有至少部分地促进将电磁辐射选择性地耦合到对应的线性波导1306A-1306D中的一个或多个特性。在一些实施方式中，一个或多个光栅1302与一个或多个其他光栅1302在空间上偏移。该偏移可以在平行于线性波导1306A-1306D的方向上。例如，这里，光栅1302B和与线性波导1306B相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅1302A和与线性波导1306A相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。作为另一示例，这里，光栅1302D和与线性波导1306D相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离，大于光栅1302C和与线性波导1306C相关联的纳米阱中最靠近的纳米阱之间的距离。在一些实施方式中，光栅1302A和1302C具有相同或相似的空间偏移。在一些实施方式中，光栅1302B和1302D具有相同或相似的空间偏移。光栅1302A-1302D至少部分地在空间上彼此偏移的特征促进将电磁辐射(例如，光)耦合到线性波导中的一个(例如，线性波导1306A和/或1306C)中，而不会将电磁辐射(例如光)耦合到线性波导中的另一个(例如，线性波导1306B和/或1306D)中。

这里，距离1308小于发射光学器件的分辨率距离，并且距离1310大于或大约等于发射光学器件的分辨率距离。距离1308在这里表示与相邻线性波导相关联的最靠近的纳米阱之间的间隔。距离1310在这里表示与同一线性波导相关联的纳米阱之间的距离。

在一些实施方式中，到光栅1302A-1302D中的耦合还可以或替代地通过除光束的位置以外的光束参数(例如但不限于入射角、发散度、模式轮廓、偏振、纵横比、直径、波长以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1302A-1302D中的耦合还可以或替代地通过耦合器参数(例如但不限于光栅周期、折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器的整体形状以及它们的组合)来进行差分。在一些实施方式中，到光栅1302A-1302D中的耦合还可以或替代地通过关于线性波导1306A-1306D中的一个或多个的波导参数(例如但不限于截面轮廓、折射率差、与耦合器和/或光束的模式匹配以及它们的组合)来进行差分。

本文的示例例示了将光差分耦合到两个或更多线性波导中。差分耦合可以基于表征分析系统的一个或多个参数，该(多个)参数对光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导的程度有影响。在一些实施方式中，一个或多个这样的参数可以涉及作为用于分析的照射(例如，激发照射)源的光束。例如，耦合器(例如，光栅)可能对一个或多个参数相对敏感，因此，该(多个)参数中相对较小的变化可以促进差分耦合。

上面描述的示例例示了流通池1300包括纳米阱层，其具有第一组纳米阱(例如，与线性波导1306A相关联的纳米阱)和第二组纳米阱(例如，与线性波导1306B相关联的纳米阱)以容纳样品。流通池1300包括与第一组纳米阱对准的第一线性波导(例如，线性波导1306A)和与第二组纳米阱对准的第二线性波导(例如，线性波导1306B)；以及用于第一线性波导的第一光栅(例如，光栅1302A)和用于第二线性波导的第二光栅(例如，光栅1302B)。第一光栅具有第一特性(例如，与光栅1302B在空间上偏移)，以促进将第一光耦合到第一线性波导中而不将第一光耦合到第二线性波导中。

图14示意性地示出了撞击在表面1402上的光束1400。参考光束1400描述的示例和/或构思可以被考虑和/或结合本文所述的一个或多个方法来采用和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。

这里，光束1400入射在表面1402的位置1404处。在一些实施方式中，位置1404是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。例如，光束1400撞击的位置1404可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

一个或多个角度可以表征光束1400的入射。这里，光束1400具有相对于表面1402的法线的入射角1406。在一些实施方式中，入射角1406可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。例如，光束1400的入射角1406可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

光束1400的一个或多个特性可以被考虑。这里，光束1400包括个体光线1400A-1400B，它们彼此不平行而是形成一个角度1408(非零角度)。可以基于诸如角度1408之类的特性来定义光束1400的发散度。在一些实施方式中，光束1400的发散度是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。例如，发散度可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

光束1400可以包括以一种或多种模式的形式传播的相干光(例如，激光光束)。这里，光束1400具有模式轮廓1410，该模式轮廓1410示意性地例示了(例如，在强度和/或空间分布方面)光束1400的至少一个模式的轮廓。在一些实施方式中，模式轮廓1410是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的波束参数。例如，模式轮廓1410可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

光束1400可以具有一个或多个偏振。在一些实施方式中，偏振是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。例如，偏振可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

光束1400可以具有任何合适的横截面轮廓。在一些实施方式中，光束1400具有矩形的横截面轮廓1412A。例如，矩形横截面轮廓1412A的一个或多个维度(例如，其纵横比)是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。在一些实施方式中，光束1400具有圆形横截面轮廓1412B。例如，圆形横截面轮廓1412B的一个或多个维度(例如，其直径)是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。矩形横截面轮廓1412A和/或圆形横截面轮廓1412B的(一个或多个)维度可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

光束1400可以包括一个或多个波长的电磁辐射。在一些实施方式中，光束1400的波长是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的光束参数。波长可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。例如，不同的波长以不同的角度耦合到光栅中。光束1400的波长和角度的改变可以允许差分耦合。

在一些实施方式中，影响差分耦合的一个或多个参数可以涉及将光耦合到线性波导中以进行分析的光栅。例如，耦合器(例如，光栅)可以对一个或多个参数相对敏感，因此，该(多个)参数的相对较小的变化可以促进差分耦合。

图15A-图15B示出了光栅1500和1502的示例。光栅1500和/或1502可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。

光栅1500和1502可以具有彼此相同或不同的折射率。在一些实施方式中，折射率是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。例如，折射率可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

这里，光栅1500包括凹槽1504，并且光栅1502包括凹槽1506和1508。可以为光栅1500和1502中的每一个限定至少一个凹槽节距1510。凹槽节距1510可以表示从凹槽1504、1506或1508中的一个凹槽的边缘到凹槽1504、1506或1508中的相邻一个凹槽的相对应边缘的距离。在一些实施方式中，凹槽节距1510是可以被选择和/或调节以利于差分耦合的耦合器参数。例如，凹槽节距1510可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

可以为每个凹槽1504、1506或1508限定至少一个凹槽宽度1512。凹槽宽度1512可以表示凹槽1504、1506或1508中的一个凹槽从边缘到边缘的宽度。在一些实施方式中，凹槽宽度1512是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。例如，凹槽宽度1512可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

可以为每个凹槽1504、1506或1508限定至少一个凹槽高度1514。凹槽高度1514可以表示从凹槽1504、1506或1508中的一个凹槽的底部到开口的高度。在一些实施方式中，凹槽高度1514是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。例如，凹槽高度1514可以影响光被(或不被)耦合到到一个或多个线性波导中的程度。

可以为每个凹槽1504、1506或1508限定至少一个凹槽间距1516。凹槽间距1516可以表示从凹槽1504、1506或1508中的一个凹槽的边缘到凹槽1504、1506或1508中相邻一个凹槽的最近边缘的距离。在一些实施方式中，凹槽间距1516是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。例如，凹槽间距1516可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

在一些实施方式中，不均匀光栅可以被使用。在一些实施方式中，光栅1502的凹槽1506和1508提供了不均匀光栅。例如，凹槽1506和1508可以具有不同的凹槽宽度1512。作为另一示例，凹槽1506和1508可以替代地或附加地具有不同的凹槽节距1510、不同的凹槽高度1514和/或不同的凹槽间距1516。这样，光栅1502是光栅不均匀性的示例。

在一些实施方式中，凹槽取向是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。在一些实施方式中，光栅通常以横向电偏振耦合，其中电场平行于光栅凹槽。光栅1500和/或1502可以被定位使得获得凹槽1504、1506和/或1508的特定取向。例如，凹槽结构可以被旋转到另一取向以基于旋转的偏振提供耦合。即，凹槽取向可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

在一些实施方式中，凹槽曲率是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。图15C示出了具有不同曲率的凹槽1520的光栅1518的俯视图。例如，凹槽曲率可以影响光被(或不被)耦合到到一个或多个线性波导中的程度。

在一些实施方式中，耦合器形状是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的耦合器参数。图16示出了耦合器1600、1602、1604和1606的形状的示例。这些示例示出了耦合器的例示形状，并且示意性地指示了相应光栅的凹槽。耦合器1600可以包括矩形(例如，正方形)光栅。例如，光栅的凹槽可以沿着矩形的长边或短边而取向。耦合器1602可以包括椭圆形(例如，圆形)光栅。例如，光栅的凹槽可以沿着光栅的长轴或短轴而取向。耦合器1604可以包括截顶的三角形光栅。例如，光栅的凹槽可以垂直于三角形的底或垂直于三角形的高而取向。作为另一示例，可以使用侧边的不同角度。耦合器1606可以包括三角形光栅。例如，光栅的凹槽可以垂直于三角形的底或垂直于三角形的高而被取向。作为另一示例，可以使用侧边的不同角度。在一些实施方式中，仅举几个示例，可以基于(例如，优化的)照射光束的直径、或照射光束的纵横比或它们的组合，来选择(多个)耦合器的形状。耦合器形状和/或凹槽的取向可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

可以鉴于光束的直径、纵横比或其他特性来选择耦合器(包括但不限于耦合器1600、1602、1604和1606)的形状。例如，这可以允许针对特定的差分耦合来调谐所得结构。

可以基于照射光束的模式轮廓来选择和/或调节(多个)耦合器参数。这可以通过选择(例如优化)凹槽结构的方式来完成。在一些实施方式中，可以使用不均匀光栅。例如，线性啁啾光栅(例如，具有凹槽节距变化的光栅)、切趾光栅(例如，具有朝向光栅的端部接近零的折射率)、曲面光栅以及它们的组合可以被使用。在一些实施方式中，可对一个或多个耦合器参数(例如，光栅结构)执行基于计算机的优化。例如，这可以基于入射光束的模式轮廓促进差分耦合。

在一些实施方式中，影响差分耦合的一个或多个参数可以涉及将光耦合到其中以用于分析的线性波导。例如，耦合可以对与波导相关的一个或多个参数相对敏感，因此，该(多个)参数的相对较小的变化可以促进差分耦合。

在一些实施方式中，线性波导的横截面轮廓是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的波导参数。图17示出了线性波导的横截面轮廓的示例。波导1700可以包括矩形(例如，正方形)轮廓。例如，纳米阱层可以被定位成与矩形的长边或短边相邻。波导1702可以包括椭圆形(例如圆形)轮廓。例如，纳米阱层可以被定位成平行于波导1702的长轴或短轴。波导1704可以包括截顶的三角形轮廓。例如，纳米阱层可以被定位成与三角形的底、(多个)侧边和/或截短面相邻。可以使用不同角度的侧边。波导1706可以包括三角形轮廓。例如，纳米阱层可以被定位成与三角形的一个或多个侧面相邻。可以使用侧边的不同角度。横截面轮廓可以影响光被(或不被)耦合到一个或多个线性波导中的程度。

在一些实施方式中，线性波导的折射率是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的波导参数。例如，两个或更多线性波导之间的折射率差可以影响光被(或不被)耦合到到波导中的程度。

在一些实施方式中，在线性波导与耦合器之间、或在线性波导与光束之间或在它们两者之间的一个或多个模式的匹配是可以被选择和/或调节以促进差分耦合的波导参数。例如，可以选择线性波导的维度和/或比例以便促进传入光的特定模式的传播(或不促进传播)。即，与耦合器和/或光束的模式匹配可以影响光被(或不被)耦合到波导中的程度。

本文的示例提及可以被选择和/或调节以促进差分耦合的波束参数、耦合器参数和/或波导参数。在一些实施方式中，两个或多个这种参数的组合可以被选择和/或调节。例如，选择/调节可以考虑至少两个波束参数；或至少一个光束参数和至少一个耦合器参数；或至少一个光束参数、至少一个耦合器参数和至少一个波导参数。在一些实施方式中，可以将波导的横截面轮廓与特定光栅(例如，针对某种耦合或非耦合而优化的光栅)一起使用。例如，仅举几个示例，这可以允许针对不同的模式轮廓、光束直径、纵横比来调谐所得结构。

图18示出了具有线性波导1802、1804和1806的另一示例流通池1800的一部分的横截面。流通池1800可以与本文所述的一个或多个方法一起使用，和/或与本文所述的一个或多个系统或装置结合使用。例如，流通池1800可以与交错光栅或非交错光栅或两者一起使用。作为另一示例，流通池1800可以与以六边形阵列或非六边形(例如，除此以外的为多边形)阵列或它们两者而布置的纳米阱一起使用。为了说明的目的，仅示出了流通池1800的一部分。例如，一个或多个附加层和/或更多或更少的波导1802、1804和/或1806可以被使用。

流通池1800包括基板1808。基板1808可以形成用于流通池1800的基底。在一些实施方式中，在流通池1800的制造中可以在基板1808处(例如，与之接触或靠近)形成一个或多个其他层。基板1808可以用作用于形成线性波导1802、1804和/或1806的基础。线性波导1802、1804和/或1806可以最初与基板1808分开存在，然后被施加到基板1808上，或者线性波导1802、1804和/或1806可以通过将一种或多种材料施加到基板上或从基板去除一种或多种材料来形成。线性波导1802、1804和/或1806可以直接形成在基板1808上，或者形成在基板1808处的一个或多个中间层上。

线性波导1802、1804和/或1806用于传导电磁辐射(包括但不限于可见光，诸如激光)。在一些实施方式中，电磁辐射在成像过程期间执行一个或多个功能。例如，电磁辐射可以用于激发样品材料中的荧光基团以进行成像。线性波导1802、1804和/或1806可以由促进一种或多种电磁辐射传播的任何合适的材料制成。在一些实施方式中，线性波导1802、1804和/或1806的(多种)材料可以包括聚合物材料。在一些实施方式中，线性波导1802、1804和/或1806的材料可以包括Ta₂O₅和/或SiN_x。例如，线性波导1802、1804和/或1806可以通过溅射、化学气相沉积、原子层沉积、旋涂和/或喷涂来形成。

每个线性波导1802、1804和/或1806可以具有一个或多个光栅(为清楚起见，在此省略)以将电磁辐射耦合到该线性波导1802、1804和/或1806中和/或从该线性波导1802、1804和/或1806中耦合出来。(多个)光栅可以被定位在与相对应的(多个)线性波导相同的层中。可以采用电磁辐射在线性波导1802、1804和/或1806中的一个或多个行进方向。例如，行进方向可以进入和/或离开本例示的平面。光栅的示例在本文其他地方进行描述。

线性波导1802、1804和/或1806中的每一个可以被定位成抵靠一种或多种类型的包层。包层可以用于将电磁辐射约束到相应的线性波导1802、1804和/或1806，并防止或减小辐射传播到其他线性波导1802、1804和/或1806或其他基板的程度。这里，包层1810、1812、1814、1816和1818作为示例而被示出。在一些实施方式中，包层1810、1812和1814与线性波导1802和1804一起可以形成流通池1800中的第一层。例如，包层1810和1812可以被定位成在线性波导1802的不同(例如，相对)侧上抵靠或靠近线性波导1802。例如，包层1812和1814可以被定位成在线性波导1804的不同(例如相对)侧上抵靠或靠近线性波导1804。在一些实施方式中，包层1816和1818与线性波导1806一起可以形成流通池1800中的第二层。例如，包层1816和1818可以被定位成在线性波导1806的不同(例如，相对)侧上抵靠或靠近线性波导1806。形成多层可以提供关于差分耦合的优势。在一些实施方式中，两种或多种不同的材料可以被用于相应的波导。例如，这可以促进将不同的折射率赋予相应的波导和/或耦合器。在一些实施方式中，波导之间的串扰可以被减小或最小化。

包层1810、1812、1814、1816和/或1818可以由一种或多种合适的材料制成，该材料用于将线性波导1802、1804和/或1806彼此分开。在一些实施方式中，包层1810、1812、1814、1816和/或1818可以由具有比线性波导1802、1804和/或1806的一个或多个折射率低的折射率的材料制成。例如，线性波导1802、1804和/或1806可以具有大约1.4-1.6的折射率，并且包层1810、1812、1814、1816和/或1818可以具有大约1.2-1.4的折射率。在一些实施方式中，包层1810、1812、1814、1816和/或1818中的一个或多个包括聚合物材料。在一些实施方式中，包层1810、1812、1814、1816和/或1818中的一个或多个包括多个结构，该多个结构包括但不限于：一种材料(例如，聚合物)的结构被真空区域或另一种材料(例如，空气或液体)的区域所散布。

流通池1800包括至少一个纳米阱层1820。在一些实施方式中，纳米阱层1820被定位成从第二层与第一层相对。例如，纳米阱层1820可以被定位成与线性波导1802和1804以及包层1810、1812和1814相邻(例如，邻接或靠近)。纳米阱层1820包括一个或多个纳米阱。在一些实施方式中，纳米阱层1820包括纳米阱1822、1824和1826。纳米阱1822、1824和/或1826可以被用于在分析过程的至少一部分期间(例如，用于成像)保持一种或多种样品材料。例如，可以将一种或多种基因材料(例如，以簇的形式)放置在纳米阱1822、1824和/或1826中。

纳米阱1822、1824和/或1826可以以任何图案或没有特定图案而被布置在纳米阱层1820处。纳米阱1822、1824和/或1826中的一个或多个可以与线性波导1802、1804和/或1806中的一个或多个至少基本上对准。这可以允许相应的纳米阱1822、1824和/或1826与对应的线性波导1802、1804和/或1806之间的相互作用以用于成像目的(包括但不限于通过瞬逝光的透射)。例如，纳米阱1822可以与线性波导1802至少基本上对准；纳米阱1824可以与线性波导1804至少基本上对准；和/或纳米阱1826可以与线性波导1806至少基本上对准。在一些实施方式中，与第二层(例如，包层1816和1818，与线性波导1806一起)相比，第一层(例如，包层1810、1812和1814，与线性波导1802和1804一起)可以被定位成更靠近纳米层1820。作为另一示例，第二层可以被定位成与第一层相比更远离第三层。

图19是示例性方法1900的流程图。方法1900可以使用和/或结合本文描述的一个或多个其他示例来执行。除非另外指出，否则更多或更少的操作可以被执行，和/或两个或多个的操作可以以不同的顺序被执行。

在1910处，样品被施加到流通池的至少一些纳米阱。在一些实施方式中，样品被施加到第一组纳米阱和第二组纳米阱。

在1920处，第一光可以被差分耦合到与第一组纳米阱相关联的至少一个第一线性波导中。在一些实施方式中，可以使用第一光栅来对第一光进行差分耦合。

在1930处，第二光可以被差分耦合到与第二组纳米阱相关联的至少一个第二线性波导中。在一些实施方式中，可以使用第二光栅来对第二光进行差分耦合。

在整个说明书中使用的术语“基本上”和“约”被用来描述和解释诸如由于处理中的变化所引起的小波动。例如，它们可以指的是小于或等于±5％、诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。同样，当在本文中被使用时，不定冠词例如“一个”或“一”意指“至少一个”。

应当理解，前述构思和下面更详细讨论的附加构思的所有组合(假设这样的构思不相互矛盾)被认为是本文所公开的发明主题的一部分。特别地，出现在本公开的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文所公开的发明主题的一部分。

已经描述了许多实施方式。然而，将理解的是，可以在不脱离本说明书的精神和范围的情况下进行各种修改。

另外，附图中描绘的逻辑流程不要求所示的特定顺序或连续顺序来实现期望的结果。另外，其他过程可以被提供，或者可以从所描述的流程中移除该过程，并且可以向所描述的系统添加其他组件或从所描述的系统中移除其他组件。因此，其他实施方式在所附权利要求的范围内。

尽管已经如本文中所描述的那样例示了所描述的实施方式的某些特征，但是本领域技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等效物。因此，将理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入实施方式的范围内的所有此类修改和改变。应当理解，它们仅以示例而非限制的方式被给出，并且可以进行形式和细节上的各种改变。除了相互排斥的组合之外，本文描述的装置和/或方法的任何部分可以以任何组合进行组合。本文描述的实施方式可以包括所描述的不同实施方式的功能、组件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (50)

1.一种流通池，包括：

纳米阱层，具有用以容纳样品的第一组纳米阱和第二组纳米阱；

与所述第一组纳米阱相关联的第一线性波导，和与所述第二组纳米阱相关联的第二线性波导；以及

用于所述第一线性波导的第一光栅，和用于所述第二线性波导的第二光栅，所述第一光栅和所述第二光栅提供第一光和第二光的差分耦合。

2.根据权利要求1所述的流通池，其中所述第一光栅和所述第二光栅在空间上彼此偏移。

3.根据权利要求2所述的流通池，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导被定位成彼此相邻，所述流通池还包括：

第三线性波导，所述第三线性波导被定位成与所述第二线性波导相邻、与所述第一线性波导相对。

4.根据权利要求3所述的流通池，其中所述第三线性波导与所述第一线性波导共享所述第一光栅。

5.根据权利要求3所述的流通池，还包括用于所述第三线性波导的第三光栅。

6.根据权利要求5所述的流通池，其中所述第三光栅具有与所述第一光栅所具有的相同的距所述第二光栅的空间偏移。

7.根据权利要求5所述的流通池，其中所述第三光栅与所述第一光栅和所述第二光栅中的每个光栅在空间上偏移。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的流通池，其中所述第一光栅被定位成朝向所述第一线性波导的第一端部，其中所述第二光栅被定位成朝向所述第二线性波导的第二端部，并且其中所述第一端部被定位成与所述第二端部相对。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的流通池，其中所述第一光栅被定位在三角形基板上。

10.根据权利要求1至2和8至9中任一项所述的流通池，其中所述第一光栅和所述第二光栅具有彼此不同的光栅周期。

11.根据权利要求10所述的流通池，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导被定位成彼此相邻，所述流通池还包括：

第三线性波导，所述第三线性波导被定位成与所述第二线性波导相邻、与所述第一线性波导相对；以及

用于所述第三线性波导的第三光栅。

12.根据权利要求11所述的流通池，其中所述第三光栅具有与所述第一光栅相同的光栅周期。

13.根据权利要求11所述的流通池，其中所述第三光栅具有与所述第一光栅的光栅周期和所述第二光栅的光栅周期中的每个光栅周期不同的光栅周期。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的流通池，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱中的至少一组中的所述纳米阱具有彼此相距的间距，所述间距根据用于所述流通池的发射光学器件的分辨率距离是可分辨的。

15.根据权利要求14所述的流通池，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导被定位成与所述发射光学器件的所述分辨率距离相比更靠近彼此。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的流通池，其中所述第一光的所述差分耦合包括：将所述第一光耦合到所述第一线性波导中；以及将所述第一光到所述第二线性波导中的耦合最小化。

17.根据权利要求16所述的流通池，其中所述第二光的所述差分耦合包括：将所述第二光耦合到所述第二线性波导中；以及将所述第二光到所述第一线性波导中的耦合最小化。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的流通池，其中所述差分耦合至少部分地是由于所述第一光栅或所述第二光栅中的一个或多个的耦合器参数而引起的。

19.根据权利要求18所述的流通池，其中所述耦合器参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：折射率、节距、凹槽宽度、凹槽高度、凹槽间距、光栅不均匀性、凹槽取向、凹槽曲率、耦合器形状、以及它们的组合。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的流通池，其中所述差分耦合至少部分地是由于所述第一线性波导或所述第二线性波导中的一个或多个的波导参数而引起的。

21.根据权利要求20所述的流通池，其中所述波导参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：横截面轮廓、折射率差、模式匹配、以及它们的组合。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的流通池，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱以多边形阵列来布置。

23.根据权利要求22所述的流通池，其中所述多边形阵列包括矩形阵列或六边形阵列。

24.根据权利要求23所述的流通池，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱以所述六边形阵列来布置，所述六边形阵列形成至少一个六边形，所述六边形包括：

所述第一组纳米阱中的第一纳米阱和第二纳米阱，所述第一纳米阱和所述第二纳米阱是沿着所述第一线性波导延伸的第一行纳米阱的部分；

所述第二组纳米阱中的第三纳米阱、第四纳米阱和第五纳米阱，所述第三纳米阱、所述第四纳米阱和所述第五纳米阱是沿着所述第二线性波导延伸的第二行纳米阱的部分；以及

第三组纳米阱中的第六纳米阱和第七纳米阱，所述第六纳米阱和所述第七纳米阱是沿着第三线性波导延伸的第三行纳米阱的部分。

25.根据权利要求1至23中任一项所述的流通池，其中所述第一组纳米阱包括第一行纳米阱，并且其中所述第二组纳米阱包括第二行纳米阱。

26.根据权利要求25所述的流通池，其中所述第一行纳米阱和所述第二行纳米阱中的每一行与所述第一线性波导和所述第二线性波导中的至少一个对准。

27.根据权利要求26所述的流通池，其中所述第一行纳米阱沿着所述第一线性波导延伸，其中所述第二行纳米阱沿着所述第二线性波导延伸，其中所述第一线性波导与所述第二线性波导平行且相邻，并且其中所述第一行纳米阱与所述第二行纳米阱同相位，所述流通池还包括：

第三线性波导，所述第三线性波导与所述第二线性波导平行且相邻；以及

第三行纳米阱，沿着所述第三线性波导延伸，其中所述第三行纳米阱与所述第一行纳米阱和所述第二行纳米阱异相位。

28.根据权利要求27所述的流通池，还包括：

第四线性波导，所述第四线性波导与所述第三线性波导平行且相邻；以及

第四行纳米阱，沿着所述第四线性波导延伸，其中所述第四行纳米阱与所述第三行纳米阱同相位。

29.根据权利要求1至22中任一项所述的流通池，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导彼此平行且相邻，其中所述第一组纳米阱包括沿着所述第一线性波导延伸、在所述第一线性波导的相对两侧上的第一行纳米阱和第二行纳米阱，并且其中所述第二组纳米阱包括沿着所述第二线性波导延伸、在所述第二线性波导的相对两侧上的第三行纳米阱和第四行纳米阱。

30.根据权利要求1至29中任一项所述的流通池，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱中的至少一个纳米阱具有非圆形开口。

31.根据权利要求30所述的流通池，其中所述非圆形开口包括椭圆形开口。

32.根据权利要求1至31中任一项所述的流通池，还包括在所述第一线性波导和所述第二线性波导之间的用以减少交叉耦合的结构。

33.根据权利要求32所述的流通池，其中所述结构包括一系列块。

34.根据权利要求32所述的流通池，其中所述结构提供沿着所述结构交替的折射率。

35.根据权利要求1至34中任一项所述的流通池，其中所述第一线性波导和所述第一光栅被定位在所述流通池的第一层中，其中所述第二线性波导和所述第二光栅被定位在所述流通池的第二层中，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱被定位在所述流通池的第三层中，并且其中所述第二层被定位成与所述第一层相比，距所述第三层更远。

36.一种方法，包括：

在流通池处，将样品施加到第一组纳米阱和第二组纳米阱；

使用第一光栅将第一光差分耦合到与所述第一组纳米阱相关联的至少第一线性波导中；以及

使用第二光栅将第二光差分耦合到与所述第二组纳米阱相关联的至少第二线性波导中。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一光栅和所述第二光栅在空间上彼此偏移，所述方法还包括关于所述第一光或所述第二光中的至少一个来控制照射组件。

38.根据权利要求37所述的方法，其中控制所述照射组件包括控制光束的光束参数，所述光束生成所述第一光或所述第二光中的至少一个。

39.根据权利要求38所述的方法，其中控制所述光束参数包括选自由以下各项组成的组中的至少一项：控制所述光束的位置，控制所述光束的入射角，控制所述光束的发散度，控制所述光束的模式轮廓，控制所述光束的偏振，控制所述光束的纵横比，控制所述光束的直径，控制所述光束的波长、以及它们的组合。

40.根据权利要求36至39中任一项所述的方法，其中所述第一光在第一扫描期间被差分耦合，并且所述第二光在第二扫描期间被差分耦合，所述第一扫描在第一扫描方向上跨所述流通池被执行，所述第二扫描在与所述第一扫描方向相反的第二扫描方向上跨所述流通池被执行。

41.根据权利要求36所述的方法，其中所述第一光栅和所述第二光栅具有彼此不同的光栅周期，所述方法还包括：布置照射组件使得所述第一光被差分耦合；以及布置所述照射组件使得所述第二光被差分耦合。

42.根据权利要求41所述的方法，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导被定位成彼此相邻，并且其中所述流通池还包括第三线性波导，所述第三线性波导被定位成与所述第二线性波导相邻、与所述第一线性波导相对。

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述流通池还包括用于所述第三线性波导的第三光栅。

44.根据权利要求43所述的方法，还包括使用所述第三光栅也将所述第一光差分耦合到所述第三线性波导中。

45.根据权利要求43所述的方法，还包括使用所述第三光栅将第三光差分耦合到至少所述第三线性波导中。

46.根据权利要求42所述的方法，其中所述第三线性波导与所述第一线性波导共享所述第一光栅。

47.根据权利要求36至46中任一项所述的方法，其中所述第一组纳米阱和所述第二组纳米阱中的至少一组中的所述纳米阱具有彼此相距的间距，所述间距根据用于所述流通池的发射光学器件的分辨率距离是可分辨的。

48.根据权利要求47所述的方法，其中所述第一线性波导和所述第二线性波导被定位成与所述发射光学器件的所述分辨率距离相比更靠近彼此。

49.根据权利要求36至48中任一项所述的方法，其中将所述第一光差分耦合包括：将所述第一光耦合到所述第一线性波导中，并且将所述第一光到所述第二线性波导中的耦合最小化。

50.根据权利要求49所述的方法，其中将所述第二光差分耦合包括：将所述第二光耦合到所述第二线性波导中，并且将所述第二光到所述第一线性波导中的耦合最小化。

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