CN116952903A - 减少干涉传感系统中的光学干扰 - Google Patents

Abstract

本发明介绍一种在干涉检测系统中防止(即减少或消除)由光波导和探针之间的不平整的光学耦合面引起的高频干涉条纹。这个方法可以降低当光波导，如光纤，与探针直接耦合时发生的高频干涉条纹。具体来说，光波导的耦合面可以通过砂纸、喷砂或酸蚀等方法进行处理，以形成雾状表面。在使用中，雾状表面散射出入光波导的光纤，防止高频干涉条纹的形成。

Description

减少干涉传感系统中的光学干扰

发明领域

各种实施例涉及减少干涉式传感系统所经历的光学干涉的方法，例如，在样品中的分析物分子与探针结合的生化测试期间。

背景

基于分析物分子和分析物结合分子之间的结合事件的诊断测试广泛用于医学、兽医、农业和研究应用中。这些诊断测试可用于检测样品中是否存在分析物分子、样品中分析物分子的量或分析物分子与分析物结合分子的结合率。分析物结合分子及其相应的分析物分子一起形成分析物-抗分析物结合对(或简称“结合对”)。结合对的例子包括互补的核酸链、抗原-抗体对和受体-受体结合剂。分析物可以是结合对的任一成员，而抗分析物可以是结合对的另一个成员

历史上，诊断测试采用固体、平面表面，其上固定有分析物结合分子。样品中的分析物分子将在定义的检测区域内以高亲和力与这些分析物结合分子结合。在这种称为“固相测定”的测定中，固体表面在促进分析物分子与分析物结合分子结合的条件下暴露于样品。通常，通过测量质量、反射率、厚度、颜色或其他指示结合事件的特征的变化来直接检测结合事件。例如，当分析物分子用生色团、荧光标记或放射性标记进行标记时，结合事件可根据在检测区内检测到多少(如果有的话)标记来检测。或者，分析物分子可以在其与检测区内的分析物结合分子结合后被标记。

美国专利第5,804,453号公开了一种确定样品溶液中物质浓度的方法，该方法使用在其远端直接涂覆有试剂(即捕获分子)的光纤，该物质结合到该光纤上。然后将远端浸入含有分析物的样品中。分析物与试剂层的结合产生干涉图案并由光谱仪检测。

美国专利第7,394,547号公开了一种生物传感器，其中第一光学透明元件机械连接到光纤尖端，它们之间具有气隙，然后将第二光学元件作为干涉层，厚度大于50纳米(nm)连接到第一元件的远端。生物层形成在第二光学元件的外周表面上。在干涉层和第一元件之间涂覆具有5-50nm厚度和大于1.8的折射率的附加反射表面层。在该参考文献中描述了基于光谱干扰的变化来检测样品中的分析物的原理，该参考文献通过引用并入本文。

美国专利No.7,319,525公开了一种不同的配置，其中一段光纤机械地附接到由一根或多根光纤组成的尖端连接器，在光纤部分的近端和尖端连接器之间具有气隙。干涉层和生物层构建在光纤部分的远端表面上。

尽管现有技术提供了利用基于薄膜干涉仪的生物传感器的功能，但仍需要改进这些干涉仪的性能。

附图的简要说明

图1A描绘了包括光源、检测器、波导和光学组件(也称为“探针”)的生物传感器干涉仪。

图1B描绘了探针的示例。

图1C说明了检测器监测的干涉图案在两种不同情况下的变化情况，即波导和探头之间的耦合界面处的表面是平行的，以及耦合界面处的表面是不平行的。

图2描绘了根据各种实施例的探针的示例。

图3描绘了根据各种实施例的探针的另一个示例。

图4A-B说明了薄膜干涉仪中的检测原理。

图5描绘了根据各种实施例的载玻片的示例。

图6描绘了根据各种实施例的载玻片的另一个示例。

图7描绘了用于制造干涉式传感系统的过程的流程图。

图8A说明了给定表面的表面粗糙度参数R_a如何可以是算术平均粗糙度。

图8B说明了沿着耦合界面粗糙化至少一个不平行的表面——在这种情况下，波导的远端——如何导致干扰在很大程度上(如果不是完全的话)被减轻。

实施例在附图中以示例而非限制的方式示出。尽管出于说明的目的，附图描绘了各种实施例，但是本领域技术人员将认识到可以采用替代实施例而不背离本技术的原理。因此，虽然在附图中示出了特定实施例，但该技术可以进行各种修改

发明详述

定义

术语“约”是指在所述值的±10％以内。

术语“分析物结合分子”是指能够参与与分析物分子的结合反应的任何分子。分析物结合分子的实例包括但不限于(i)抗原分子，用于检测针对该抗原的特异性抗体的存在；(ii)抗体分子，用于检测抗原的存在；(iii)蛋白质分子，用于检测该蛋白质的结合伴侣的存在；(iv)配体，用于检测结合伴侣的存在；(v)单链核酸分子，用于检测核酸分子的存在。

术语“干涉传感器”是指其上形成生物层以产生干涉图案的任何传感装置。干涉式传感器的一个示例是设计成悬浮在含有具有分析物分子的样品的溶液中的探针。干涉传感器的另一个例子是具有平坦表面的载玻片，在生化测试过程中可以在其上形成生物层。

术语“探针”是指具有至少2比1的纵横比(长宽比)的单片基板，在传感侧涂有薄膜层。

术语“单片基板”是指具有均匀组成的固体材料片，例如玻璃、石英或塑料，具有一个折射率。

术语“波导”是指设计用于限制和引导电磁波作为光传播的设备。波导的一个例子是通过将玻璃、塑料或另一种透明材料拉成小直径(例如，大致与人头发的直径)制成的柔性透明光纤。这些波导通常被称为“光纤”。波导的另一个例子是用于引导超高频波的金属管。波导也可以采用管道或同轴电缆的形式。

介绍

一些实体已经开发出干涉测量传感系统(也称为“干涉仪”或简称为“系统”)，旨在进行生化测试。图1A-B说明了这种系统的一个例子。具体而言，图1A描绘了干涉仪100，其包括光源102、检测器104、波导106和光学组件108(也称为“探针”)。探头108可以通过耦合介质连接到波导106。

光源102可以发射由波导106向探头108引导的光。例如，光源102可以是发光二极管(LED)，其被配置为在100至给定光谱内的至少50纳米(nm)、100纳米或150纳米(例如，400纳米或更小到700纳米或更大)。备选地，干涉仪100可以采用具有不同特征波长的多个光源，例如被设计为在可见光范围内发射不同波长的光的LED。相同的功能可以通过具有合适滤光片的单个光源来实现，该滤光片用于将不同波长的光引导到探头108上。

检测器104优选地是光谱仪，例如海洋光学USB4000，其能够记录从探头108接收的干扰光的光谱。或者，如果光源102操作以将不同波长引导到探头108上，则检测器104可以是能够记录每个波长的强度的简单光电检测器。在另一个实施例中，检测器104可以包括允许检测多个波长中的每一个的强度的多个过滤器。

波导106可以被配置为将由光源102发射的光传输到探头108，然后将由探头108内的表面反射的光传输到检测器104。在一些实施例中，波导106是一束光光纤(例如，单模光纤电缆)，而在其他实施例中，波导106是多模光纤电缆。

探针108可包括单片基板114、薄膜层(也称为“干涉层”)和包含分析物分子122的生物分子层(也称为“生物层”)，已经结合到分析物结合分子120。单片基板114包括光可以传播通过的透明材料。干涉层还包括透明材料。当光照射在探头108上时，干涉层的近端表面可以作为第一反射面，而生物层可以作为第二反射面。如下文进一步描述的，由第一和第二反射表面反射的光可以形成可以由干涉仪100监测的干涉图案。

干涉层通常包括以提高干涉图案的可检测性的方式组合的多个层。这里，例如，干涉层包括五氧化二钽(Ta 2O 5)层116和二氧化硅(SiO 2)层118。五氧化二钽层116可以很薄(例如，大约10-40nm)，因为它的主要目的是提高干涉层近表面的反射率。同时，二氧化硅层118可以相对较厚(例如，在650-900nm的数量级)，因为其主要目的是增加第一和第二反射面之间的距离。

为了进行生化测试，探针108可以悬浮在包括样品112的微孔110(或简称为“孔”)中。样品112中的分析物分子122将沿着在生化测试过程中探针108的远端，这些结合事件将导致检测器104可以观察到的干涉图案。干涉仪100可以监测沿探针远端形成的生物层的厚度。通过检测干涉图案的相位特性的偏移来探测探头108。

如图1B所示，波导106可以直接耦合到探头108，以消除它们之间的任何间隙。例如，在波导106包括光纤的实施例中，探头108的近端可以直接耦合到光纤。当这些表面——即，波导106的远侧表面和探头108的近侧表面——彼此耦合时，耦合界面124处的不平行表面可能会导致高频干涉图案，其可以在检测器处可拆卸104.如上所述，干涉仪100负责监测光在探头108的第一和第二反射面反射引起的干涉图案。

图1C示出了由检测器104监测的干涉图案将如何在两种不同的情况下变化，即在耦合界面124处的表面是平行的和在耦合界面124处的表面是不平行的情况下。作为说明性示例，对于电磁光谱的可见部分中的白光，当耦合界面处的不平行表面相距小于约两微米(μm)时，往往会出现高频干涉图案。因此，该问题往往仅在形成耦合界面124的表面彼此非常接近时才会出现。由不平行表面产生的高频干涉图案可能会添加到监测的干涉图案中，从而导致计算相移时不准确，因为高频干涉图案大致静止，而监测的推理图案发生偏移。简而言之，与监测到的干扰结合高频干涉图相比，监测到的干涉图具有平滑的-因此是一致的和可预测的-形式。如图1C中最右侧的曲线所示，高频干扰模式会降低监测到的干扰模式，因为幅度可能会“跳跃”。由于生化测试的准确性取决于精确知道的波长偏移，因此这些意外和不可预测的“跳跃”会影响结果。例如，“跳跃”可能使其看起来好像组合信号比实际发生早或晚经历峰值或低谷。

这里介绍的是一种减轻(例如，减少或消除)由沿干涉传感系统的波导和探针之间形成的耦合界面的不平坦表面引起的高频干涉图案的方法。换句话说，该方法旨在减少由波导(例如，以光纤的形式)和探头直接彼此耦合时的干扰引起的高频干涉图案。注意，短语“直接耦合”和“无气隙耦合”可用于指波导和探头沿各自表面彼此物理接触的情形。当各个表面沿耦合界面推在一起时，通常有接触点和非接触点。非接触点可能是由于波导表面的粗糙造成的，因此可能被称为沿耦合界面的“空隙”。虽然这些空隙通常不是有意的，但由于粗糙表面沿着耦合界面定位，这些空隙往往会存在。

具体地，波导的耦合表面可以用例如砂纸、喷砂或酸蚀刻处理，以产生磨砂表面纹理。在操作中，磨砂表面会散射通过波导发出的光，从而防止出现高频干涉图案。表面粗糙度参数R_a可以根据通过波导发射的光的性质而变化。然而，对于使用白光的应用，已发现优选的表面粗糙度参数R_a介于约0.5μm和10μm之间。

注意，虽然干涉式传感系统的实施例可以在具有磨砂远端表面的波导的背景下进行描述，但是可以采用类似的方法来使另一个耦合表面——即，探头的近端表面——磨砂也。为了防止高频干涉图案，形成耦合界面的至少一个表面可以被粗糙化和磨砂，尽管两个表面都可以被粗糙化和磨砂。

此外，为了说明的目的，干涉式传感系统的实施例可以在设计成悬浮在包含样品的溶液中的探针的上下文中进行描述。然而，本领域技术人员将认识到这些特征同样适用于其他传感表面，例如平面表面(例如，载玻片)，通过在生化过程中使溶液流过平面表面而在平面表面(例如载玻片)上形成生物层。测试。

探头概述

图2描绘了根据各种实施例的探针200的示例。探针200包括沿单片基板202的远端固定的干扰层204。分析物结合分子206可沿干扰层204的远端表面沉积。在生化测试过程中，生物层将当样品中的分析物分子208与分析物结合分子206结合时形成。

如图2所示，单片基板202具有可耦合到例如干涉仪的波导的近侧表面(也称为“耦合侧”)和远侧表面(也称为作为“传感面”)在其上沉积附加层。通常，单片基板202具有至少3毫米(mm)、5mm、10mm或15mm的长度。在优选实施例中，单片基板202的纵横比(长宽比)至少为5比1。在这样的实施例中，可以说单片基板202具有柱状形式。单片基板202的横截面可以是圆形、椭圆形、正方形、长方形、三角形、五边形等。单片基板202优选具有显着高于干涉层204的折射率的折射率，使得干涉层204的近端表面有效地反射指向探针200的光。单片基板的优选折射率可以高于1.5、1.8或2.0。因此，单片基板202可以包括诸如玻璃的高折射率材料(折射率为2.0)，尽管单片基板202的一些实施例可以包括诸如石英的低折射率材料(折射率为1.46))或塑料(折射率为1.32-1.49)。

干涉层204由至少一种透明材料组成，该透明材料涂覆在单片基板202的远侧表面上。这些透明材料以薄的形式沉积在单片基板202的远侧表面上薄膜的厚度范围从几分之一纳米(例如，单层)到几微米。干涉层204可以具有至少500nm、700nm或900nm的厚度。示例性厚度在500-5,000nm之间(并且优选地为800-1,200nm)。这里，例如，干涉层204具有大约900-1,000nm或940nm的厚度。

与常规探针相比，干涉层204具有与生物层基本相似的折射率。这确保了来自探针200远端的反射主要是由于分析物分子208而不是干涉层204和分析物结合分子206之间的界面。通常，生物层具有大约1.36的折射率，尽管这可能取决于沿探针200远端的分析物结合分子(以及因此分析物分子)的类型而有所不同。

在一些实施例中，干涉层204由氟化镁(MgF2)构成，而在其他实施例中，干涉层204由氟化钾(KF)、氟化锂(LiF)、氟化钠(NaF)、锂钙构成氟化铝(LiCaAlF6)、氟化锶(SrF2)、氟化铝(AlF3)、六氟化硫(SF6)等。氟化镁的折射率为1.38，与沿远端形成的生物层的折射率基本相同在探头200的末端。为了比较，常规探头的干涉层通常由二氧化硅组成，二氧化硅的折射率在可见光范围内约为1.4-1.5。因为干涉层204和生物层具有相似的折射率，所以光在从干涉层204行进到生物层然后从生物层返回到干涉层204时将经历最小的散射。

在生化测试期间，探针200可以悬挂在包括样品的空腔(例如，井)内。在生化测试过程中，随着分析物分子208与分析物结合分子206结合，生物层将沿着探针200的远端形成。当光照射在探针200上时，干涉层204的近端表面生物层的远端表面可以用作第一反射表面，并且生物层的远端表面可以用作第二反射表面。分析物分子208与探针200的存在、浓度或结合率可以基于由这两个反射表面反射的光束的干涉来估计。随着分析物分子208附着到分析物结合分子206(或从分析物结合分子206分离)，第一和第二反射表面之间的距离将改变。因为探针200中的所有其他组件的尺寸保持相同，所以由第一和第二反射表面反射的光形成的干涉图案根据由于结合事件引起的生物层厚度的变化而发生相移。

在操作中，由光源发射的入射光信号210通过单片基板202向生物层传输。在探头200内，光将在第一反射表面反射，产生第一反射光信号212。光还将在第二反射表面反射，产生第二反射光信号214。第二反射表面最初对应于分析物结合分子206和探针200浸入其中的样品之间的界面。由于在生化测试期间发生结合，第二反射表面成为分析物分子208和样品之间的界面。

第一和第二反射光信号212、214形成光谱干涉图案，如图4A所示。当分析物分子208与干涉层204的远端表面上的分析物结合分子206结合时，第二反射光信号214的光路将变长。结果，光谱干涉图案从T0移动到T1，如图4B所示。通过实时连续测量相移，可以将动力学结合曲线绘制为位移量与时间的关系。分析物分子与固定在干涉层204的远端表面上的分析物结合分子的结合率可用于计算样品中的分析物浓度。因此，相移的测量是薄膜干涉仪的检测原理。

参考图4A，薄膜干涉仪的性能可以通过最大化交流(AC)分量和最小化直流(DC)偏移来改进。换句话说，薄膜干涉仪的性能可以通过增加交流对直流的比率来提高，因为交流分量代表感兴趣的信号，而直流偏移代表噪声。为了实现这些目标，人们可以(1)提高入射光信号210和反射光信号212、214穿过探头200的效率；(2)提高光源与探头200的耦合效率；和/或(3)增加光谱仪和探头200之间的耦合效率。

将波导(未示出)的远端直接耦合到探头200的近端实现了这些目标中的第二个和第三个，即，通过防止离开那些表面的光的无意散射。但是请注意，直接将这些表面彼此耦合可能会导致上述其他问题。

图3描绘了根据各种实施例的探针300的另一个示例。图3的探针300可以基本上类似于图2的探针200。然而，这里，探针300包括粘附层310，该粘附层310沿着附着到单片衬底302的干涉层304的远侧表面沉积。虽然干涉层304存在于大多数实施例中，粘附层304通常是可选的，因此仅在需要或需要分析物结合分子306的更大粘附性时才可包括在内。

粘附层310可以包括促进分析物结合分子306粘附的材料。这种材料的一个例子是二氧化硅。与干涉层304相比，粘附层310通常非常薄，因此它对向生物层行进或从生物层返回的光的影响将是最小的。例如，粘附层310可以具有大约3-10nm的厚度，而干涉层304可以具有大约800-1,000nm的厚度。由分析物结合分子306和分析物分子308形成的生物层通常具有几纳米的厚度。与图2的探针200非常相似，图3的探针300也可以具有沿单片衬底302的远端沉积的反射层(未示出)，使得反射层位于单片衬底302和干涉层304之间。反射层的厚度可以与粘附层310的厚度大致相同。

如上所述，这些特征同样适用于具有其他形式的感测表面。这种传感表面的一个示例是具有平坦表面的载玻片(也称为“芯片”)，在该平坦表面上通过在生化测试过程中使溶液流过平坦表面而形成生物层。下面参考图5-6讨论平面表面的几个示例。

图5描绘了根据各种实施例的载玻片500的示例。载玻片500包括衬底502，干涉层504沉积在衬底502上。在一些实施例中，干涉层504沿衬底502的整个上表面沉积，而在其他实施例中，干涉层504沿衬底502的上表面的一部分沉积。例如，干涉层504可以是沉积在衬底502的上表面内形成的通道或阱内。如上所述，图2-3的单片衬底202、302通常在高度上远大于宽度。然而，在这里，反过来可能是正确的。事实上，基板502的宽度可以比长度大5、7.5、10或20倍。作为示例，基板可以是大约75×26mm，高度/厚度大约为1mm.

在生化测试过程中，分析物分子508可以结合到分析物结合分子506，该分析物结合分子506已经沿着干扰层504的上表面固定以形成生物层。为了确定生物层的厚度，光可以照射在载玻片500的上表面，如图5所示。更具体地，光源发出的入射光信号510可以显示在已经形成的生物层上。载玻片500的上表面。这可能需要入射光信号510穿过环境介质516，环境介质516可以是真空、空气或溶液。入射光信号510将在第一反射表面反射，产生第一反射光信号512。第一反射表面可以代表生物层和环境介质516之间的界面。入射光信号510也将在产生第二反射光信号514的第二反射表面。第二反射表面可以代表干涉层504和衬底502之间的界面。如上所述，第一和第二反射光信号512、514形成光谱干涉可以分析的模式以确定生物层的厚度。注意，因为入射光信号510不传输通过基板502，所以基板502可以是透明的或不透明的(例如，不透明的)。

图6描绘了根据各种实施例的载玻片600的另一个示例。图6的载玻片600可以很大程度上类似于图5的载玻片500。因此，载玻片600可以包括基底602，干涉层604和分析物结合分子606沉积在基底602上。在生化测试过程中，分析物分子608可以与分析物结合分子606结合以形成生物层。

然而，这里，入射光信号610显示在载玻片600的下表面处。在操作中，入射光信号610通过基底602向生物层传输。在载玻片600内，光将在第一反射表面反射，产生第一反射光信号612。第一反射表面可以代表干涉层604和衬底602之间的界面。光也将在第二反射表面反射。反射表面产生第二反射光信号614。第二反射表面可以代表生物层和环境介质616之间的界面。如上所述，第一和第二反射光信号612、614形成光谱干涉图案，其可以进行分析以确定生物层的厚度。

虽然未在图5-6中显示，但载玻片500、600可包括设置在衬底502、602和干涉层504、604之间以提高沿该界面的反射率的反射层和/或粘附层，沿着干涉层504、604的上表面布置以固定分析结合分子506、606。

减轻沿耦合面形成的高频干扰

图7描绘了用于制造干涉式传感系统的过程的流程图。最初，制造商可以获得要在光源、检测器和单片基板之间互连的波导(步骤701)。例如，制造商可以从为不同波长设计的多个波导中选择波导。波导可以是光纤。如图1A-B所示，波导可以具有相对的末端——即，将光学耦合到光源和检测器的第一端(也称为“近端”)和第二端(也称为“近端”)。远端”)，其将被光学耦合到单片基板。

然后制造商可以处理波导的远端，使得其表面粗糙度落入预定范围内(步骤702)，该预定范围由第一表面粗糙度参数R_1和高于第一表面粗糙度的第二表面粗糙度参数R_2定义参数R_1。这可以以各种方式发生。例如，制造商可以用涂敷的磨料或其他粗糙表面使波导的远端变粗糙。涂附磨料的一个例子是砂纸，它通常由一张或多张纸、布或另一种基材组成，磨料(如沙子)粘附在一侧。作为另一个示例，制造商可以通过喷砂工艺或酸蚀刻工艺使波导的远端变粗糙。在较高水平上，无论制造商采用何种方法，波导的远端都被粗糙化以形成磨砂表面纹理。如上所述，在操作中，磨砂表面纹理散射通过波导远端发射的光。

然后制造商可以获得单片基板(步骤703)。例如，制造商可以从设计用于不同生化测试、分析物结合分子等的多个单片基板中选择单片基板。单片基板的优选折射率可以高于1.5、1.8或2.0。因此，制造商获得的单片基板可以包括高折射率材料，例如玻璃(折射率为2.0)，或低折射率材料，例如石英(折射率为1.46)或塑料(折射率为1.32-1.49)。如上所述，在一些实施例中，单片衬底具有柱状形式(例如，图2-3的单片衬底202、302)，而在其他实施例中，单片衬底具有平面形式(例如，图5的单片衬底502、602)-6)

然后，制造商可以在单片基板的表面上沉积透明材料以形成干涉层(步骤704)。例如，透明材料可以以薄膜的形式沉积在单片衬底的远端表面上，薄膜的厚度范围从几分之一纳米(例如，单层)到几微米。通常，干涉层具有至少500nm、700nm或900nm的厚度。示例性厚度在500-5,000nm之间(并且优选地为800-1,200nm)。

在一些实施例中，制造商在干涉层的表面上沉积另一种透明材料以形成粘附层(步骤705)。粘附层可以包括促进分析物结合分子粘附的材料。这种材料的一个例子是二氧化硅。与干涉层相比，粘附层通常非常薄，因此它对沿干涉传感器传播的光的影响将是最小的。例如，粘附层可以具有大约3-10nm的厚度。

此后，制造商可以将分析物结合分子固定到粘附层的表面(步骤706)。如上所述，分析物结合分子层可以在干涉传感器的表面(例如，探针的远端，或平面芯片的远端表面)被致密涂覆的条件下形成。这确保了当分析物分子在生化测试过程中与分析物结合分子结合时，这些结合事件会导致生物层厚度的变化，而不是填充分析物结合分子层。分析物结合分子层可以是单层或多层基质。

此后，制造商可以将波导的近端光学耦合到光源和检测器(步骤707)。类似地，制造商可以将波导的远端光学耦合到单片基板(步骤708)，以形成其间没有间隙的大致连续的结构。

因此，干涉式传感系统可以包括(i)单片衬底，其具有在单片衬底的相对端处彼此基本平行布置的第一和第二表面，(ii)涂覆在第二表面上的干涉层所述单片衬底的第一表面，(iii)涂覆在干涉层上的分析物结合分子层，和(iv)具有耦合到单片衬底第一表面的粗糙表面的波导。在操作中，当光通过波导照射到整体基板上时，整体基板和干涉层之间的第一界面可以充当第一反射表面，并且由样品中的分析物分子形成的生物层之间的第二界面可以结合到当光通过波导照射到整体基板上时，分析物结合分子和含有样品的溶液可以充当第二反射表面。

除非与物理可能性相反，设想上述步骤可以以各种顺序和组合来执行。例如，在单片基板是一次性的实施例中，可以在每次执行生化测试时执行步骤704。因此，步骤701-707可由制造商执行，而步骤708可由制造商或其他实体或个人执行。还设想到可能根本不执行所描述的一些步骤。例如，制造商可以选择不沿干涉层的远侧表面创建粘附层。在这样的实施例中，可以不执行步骤705，因此可以将分析物结合分子直接固定到干涉层的远侧表面。

还可以执行额外的步骤。

例如，制造商可以使单片基板的近端粗糙化，类似于在步骤702中波导的远端如何被粗糙化。但是注意，单片基板的近端不一定需要被粗糙化。以与波导末端相同的方式粗糙化。例如，波导的远端可以通过喷砂工艺进行粗糙化，而单片基板的近端可以通过酸蚀刻工艺进行粗糙化。类似地，单片基板的近端不一定需要被粗糙化到与波导的远端相同的程度。单片基板的近端可以比波导的远端粗糙或粗糙。

作为另一个示例，制造商可以在单片基板的表面上形成反射层。如上所述，反射层可以包括具有比单片基板和干涉层更高的折射率的透明材料。由于其位置，该透明材料可以在形成干涉层之前(即，在执行步骤702之前)沉积到单片衬底的表面上。作为另一个示例，制造商可以在形成粘附层之前固化干涉层(例如，使用热、空气、辐射等)。类似地，制造商可以(i)在将粘附层固定到其上之前固化反射层和/或(ii)在将分析物结合分子固定到其上之前固化粘附层。作为另一个示例，制造商可以抛光在单片基板的相对端处基本上彼此平行布置的单片基板的第一和第二表面。可以进行抛光以提高干涉层对单片衬底的粘附性。

图8A说明了给定表面800的表面粗糙度参数Ra——例如，波导的远侧表面或单片衬底的近侧表面——如何可以是算术平均粗糙度，其定义为轮廓高度偏差的平均值。平均线802。

图8B示出了沿着耦合界面粗糙化不平行表面中的至少一个——在这种情况下，波导的远端——如何导致干扰在很大程度上(如果不是完全的话)被减轻。已经发现无论“不平行”是由未对准还是由制造缺陷引起的，都会发生这种情况。在高水平上，粗糙化导致从波导远端发射的光在离开或进入波导时更加高度分散。这减轻了由将波导的远端定位在靠近单片基板的近端而引起的干扰。然而，对于其中波导的远端与单片基板的近端间隔开(例如，至少2μm)的干涉式传感系统，这种方法通常是不必要的。这是因为如果波导的远端和单片衬底的近端之间的距离较大，则离开波导的光的较大分散通常是不希望的。简而言之，这些组件之间的距离越大，越希望离开波导的光被粗略准直，从而以最小的强度损失到达单片基板。

Claims (6)

1.一种制造干涉检测系统的方法，包括：

获取一段与光源、检测器和单体基底连接的光波导；

对光波导的第一端进行表面处理，使第一端的表面粗糙度落入预设的参数范围内；

将光波导的第一端光学与单体基底光学耦合，使两者中间没有间隙；并且

将光波导的第二端与光源和检测器光学耦合。

2.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行研磨。

3.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行喷砂处理。

4.权利要求1中，表面处理包括对光波导第一端进行酸蚀处理。

5.权利要求1中，预设参数的范围是介于0.5微米和10微米之间的表面粗糙度，定义为光波导第一端的表面凸凹高度中值的平均偏离值。

6.一种用于检测样本中分析物的干涉检测系统，这种干涉检测系统包括：

一个单体基底具有处于此单体基底两头的几乎平行的第一和第二端面；

一层沉积在单体基底第二端面上的干涉膜；

一层沉积在干涉膜上结合分析物的分子结合膜；

一段具有一端粗糙表面的光波导与单体基底的第一端面耦合；

其中当光线通过光波导照射进入单体基底时，在单体基底和干涉膜层之间的第一界面作为第一个反射面

其中当光线通过光波导照射进入单体基底时，由样本中分析物分子与分析物结合分子结合而形成的生物膜层与样本溶液之间的第二界面作为第二反射面。