ES2864632T3 - Circuito fotónico para medir una muestra - Google Patents

Abstract

Un método para medir una propiedad de muestra (X) por medio de un circuito (10) fotónico, el método comprende - aplicar luz de entrada (Li) en el circuito (10) fotónico y medir la luz de salida (Lo) fuera del circuito (10) fotónico; - en el que el circuito (10) fotónico comprende al menos dos sensores (11,12) fotónicos configurados para modular interferométricamente la luz de salida (Lo) con respecto a la luz de entrada (Li) de acuerdo con una respectiva señal de salida (S1, S2); - en el que los valores de señal respectivos (V1, V2) de las señales de salida respectivas (S1, S2) se repiten periódicamente en función de una longitud de onda (λi) de la luz de entrada (Li) de acuerdo con un intervalo de longitud de onda respectivo (Λ1, Λ2); - en el que una longitud de onda (λa, λb) en la que ocurren los valores de la señal recurrente (V1, V2), cambia de acuerdo con un respectivo cambio de longitud de onda (Δλ1, Δλ2) en función del cambio Δ(X) en propiedad de la muestra (X) a medir mediante un cambio correspondiente del índice de refracción efectivo para la luz a través de al menos una parte de los sensores (11, 12) fotónicos; - en el que un rango relativo de un sensor (11,12) fotónico respectivo para la propiedad de la muestra (X) está definido por un cociente respectivo (Λ1/Δλ1, Λ2/Λλ2) del intervalo de longitud de onda respectivo (Λ1, Λ2) sobre el respectivo cambio de longitud de onda (Δλ1, Δλ2) para un cambio (ΔX) en la propiedad de la muestra (X); - en el que los al menos dos sensores (11, 12) fotónicos comprenden un sensor (11) de rango bajo que proporciona una primera señal de salida (S1) y un sensor (12) de rango alto que proporciona una segunda señal de salida (S2), en el que el elsensor (12) de rango tiene un rango relativo más alto para la propiedad de la muestra (X) que el sensor (11) de rango bajo; - en el que la propiedad de la muestra (X) se calcula combinando las señales de salida (S1, S2) de los al menos dos sensores (11,12) fotónicos, en el que la segunda señal de salida (S2) del sensor (12) de rango alto se utiliza para distinguir entre valores de señales recurrentes (V1) en la primera señal de salida (S1) del sensor (11) de rango bajo caracterizado porque los sensores (11, 12) fotónicos comprenden una combinación de un interferómetro de trayectoria múltiple y un resonador de anillo, en el que el interferómetro de trayectoria múltiple forma el sensor (12) de rango alto y el resonador de anillo forma el sensor (11) de rango bajo.

Description

DESCRIPCIÓN

Circuito fotónico para medir una muestra

Campo técnico y antecedentes

La presente divulgación se refiere a la detección del índice de refracción por medio de sensores tales como resonadores de anillo y otros dispositivos interferométricos en un circuito fotónico.

Existen dos tipos principales de sensores de índice de refracción en chip: resonadores de anillo Interferómetros Mach-Zehnder (MZI) En una contribución de los inventores a un artículo en el Journal of SelectedTopics in Quantum Electronics (Volumen: 23, Número: 2, marzo-abril de 2017), se ofrece una comparación entre resonadores de anillo y dispositivos de interferómetro Mach-Zehnder (MZI) de tres puertos con el fin de detectar el índice de refracción. El artículo enseña que los dispositivos MZI de tres puertos tienen la ventaja de una sensibilidad constante y escalable, lectura de gran ancho de banda, sin ambigüedad direccional y una configuración de interrogación simple que no requiere un barrido de longitud de onda. Sin embargo, los dispositivos MZI tienen una huella relativamente grande en el chip, determinada principalmente por la gran longitud de la ruta necesaria para obtener una alta sensibilidad. Además, cada sensor MZI debe conectarse ópticamente a una unidad de lectura individualmente. Los resonadores de anillo, por otro lado, tienen una huella más pequeña y se pueden multiplexar múltiples sensores en una sola interfaz óptica. En aplicaciones donde se requieren muchos sensores, los resonadores son los sensores preferidos para limitar el número de costosas conexiones ópticas al chip. La unidad de lectura del resonador de anillo debe adquirir la respuesta espectral del resonador de anillo, que es una medida relativamente lenta. Normalmente, las condiciones experimentales deben ser tales que los espectros sucesivos no cambien más de la mitad de su rango espectral libre (FSR), porque en ese caso el cambio real puede ser el cambio observado más o menos un número entero multiplicado por FSR. Sin embargo, se prefiere que los resonadores de anillo que tienen resonancias estrechas y FSR pequeños tengan una alta sensibilidad y limiten el rango de exploración de longitud de onda requerido para reducir el coste de la unidad de lectura.

Todavía existe la necesidad de una mejora adicional en la detección del índice de refracción por medio de sensores, en particular con respecto al aumento de la sensibilidad en un rango extendido, preferiblemente con una huella mínima.

El documento EP2267432 A1 enseña un método de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un sistema de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 14.

Resumen

La presente invención se refiere a un método de acuerdo con la reivindicación 1, un medio legible por ordenador no transitorio que contiene instrucciones de software de acuerdo con la reivindicación 13, y un sistema de acuerdo con la reivindicación 14.

Los aspectos de la presente divulgación se refieren a métodos y sistemas para medir la propiedad de una muestra por medio de un circuito fotónico. La medición de circuitos fotónicos comprende típicamente la aplicación de luz de entrada en el circuito fotónico y la medición de la luz de salida fuera del circuito fotónico. Como se describe en el presente documento, el circuito fotónico comprende al menos dos sensores fotónicos. Los sensores fotónicos están configurados para modular la luz de salida con respecto a la luz de entrada, es decir, actúan como un filtro de longitud de onda, donde el sensor está configurado de manera que la función del filtro depende de una cantidad medida específica. Los valores de señal de las señales de salida se repiten periódicamente en función de una longitud de onda de la luz de entrada según un intervalo de longitud de onda respectivo. Las longitudes de onda a las que se producen los valores de la señal recurrente se cambian en función del cambio en la propiedad de la muestra que se va a medir. Los sensores fotónicos comprenden al menos un sensor de rango bajo que tiene un rango relativamente bajo para el cambio de la propiedad de la muestra y al menos un sensor de rango alto que tiene un rango relativamente alto para el cambio de la propiedad de la muestra. Normalmente, el sensor de rango bajo tiene mejor sensibilidad a la propiedad de la muestra que el sensor de rango alto. Ventajosamente, la propiedad de la muestra se puede calcular combinando las señales de salida de múltiples sensores. En particular, la segunda señal de salida del sensor de rango alto puede usarse para distinguir entre valores de señal recurrentes en la primera señal de salida del sensor de rango bajo.

Se apreciará que la combinación sinérgica como se describe en este documento permite medir la propiedad de la muestra con alta precisión de un sensor periódico de rango bajo, pero con el rango de medición extendido del sensor de rango alto, que puede tener una sensibilidad relativamente baja. Por ejemplo, se pueden combinar dispositivos interferométricos que tengan diferentes respuestas periódicas. La respuesta periódica se puede configurar, por ejemplo, por las dimensiones de los circuitos sensores y/o la dependencia del índice de refracción efectivo en las guías de ondas del sensor de la propiedad de la muestra. De acuerdo con lo anterior, el cambio de longitud de onda inducido por la muestra con respecto al período del sensor (por ejemplo, FSR) puede ser mayor en el sensor de rango bajo que en el sensor de rango alto. Pueden contemplarse varias combinaciones de sensores.

Por ejemplo, los sensores pueden tener diferentes sensibilidades a la propiedad de la muestra dependiendo de diferentes protecciones o revestimientos entre el sensor y la muestra. Alternativamente, o adicionalmente, se pueden usar guías de ondas de diferentes tamaños para lograr diferentes períodos de longitud de onda para diferentes sensores. Alternativamente, o adicionalmente, se pueden combinar diferentes tipos de sensores. Por ejemplo, una combinación de un interferómetro de trayectoria múltiple de rango alto (por ejemplo, MZI) y uno o más resonadores de anillo puede proporcionar una huella relativamente pequeña para múltiples sensores de rango bajo operables en un rango extendido.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características, aspectos y ventajas del aparato, los sistemas y los métodos de la presente divulgación se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción, las reivindicaciones adjuntas y los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1A ilustra esquemáticamente un resonador en anillo y las señales correspondientes;

La figura 1B ilustra esquemáticamente un MZI y las señales correspondientes;

La figura 2A ilustra esquemáticamente una realización de un circuito fotónico que comprende dos resonadores de anillo con diferente sensibilidad;

La figura 2B ilustra esquemáticamente una realización de un circuito fotónico que comprende un resonador de anillo y un MZI;

La figura 3 ilustra esquemáticamente el procesamiento de señales en una realización con sensores que tienen diferentes cambios de longitud de onda;

La figura 4 ilustra esquemáticamente el procesamiento de señales en una realización con sensores que tienen diferentes intervalos de longitud de onda;

La figura 5 ilustra esquemáticamente un sistema para medir una propiedad de la muestra por medio de un circuito fotónico.

Descripción de realizaciones

La terminología utilizada para describir realizaciones particulares no pretende limitar la invención. Como se usa en el presente documento, las formas singulares “un”, “una” y “el” pretenden incluir las formas plurales también, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. El término “y/o” incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados. Se entenderá que los términos “comprende” y/o “que comprende” especifican la presencia de características indicadas, pero no excluyen la presencia o adición de una o más características adicionales. Se entenderá además que cuando una etapaparticular de un método se denomina posterior a otra etapa, puede seguir directamente a dicho otra etapa o se pueden llevar a cabo una o más etapas intermedias antes de llevar a cabo el paso particular, a menos que se especifique lo contrario. Asimismo, se entenderá que cuando se describe una conexión entre estructuras o componentes, esta conexión puede establecerse directamente o mediante estructuras o componentes intermedios a menos que se especifique lo contrario.

La invención se describe más detalladamente a continuación con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones de la invención. En los dibujos, los tamaños absolutos y relativos de los sistemas, componentes, capas y regiones pueden exagerarse para mayor claridad. Las realizaciones pueden describirse con referencia a ilustraciones esquemáticas y/o en sección transversal de realizaciones y estructuras intermedias posiblemente idealizadas de la invención. En la descripción y los dibujos, los números similares se refieren a elementos similares en todas partes. Los términos relativos, así como los derivados de los mismos, deben interpretarse para referirse a la orientación como se describe a continuación o como se muestra en el dibujo en discusión. Estos términos relativos son por conveniencia de la descripción y no requieren que el sistema se construya u opere en una orientación particular a menos que se indique lo contrario.

Las Figs. 1A y 1B ilustran esquemáticamente ejemplos de sensores fotónicos con comportamiento de respuesta periódica. La figura 1A ilustra un ejemplo de resonador de anillo. La figura 1B ilustra un ejemplo de un interferómetro de trayectoria múltiple, en este caso un interferómetro Mach-Zehnder (MZI) de tres puertos.

Sin estar ligado a ninguna teoría, el principio en el que se basan típicamente los sensores fotónicos son cambios del índice de refracción efectivo neff del modo de guía de ondas debido a cambios en la propiedad de la muestra “X” que se va a medir. Los cambios de la propiedad de la muestra pueden manifestarse en los cambios correspondientes de su índice de refracción ambientaln^am*/eníe, lo que puede influir en el índice de refracción efectivo neff del índice de modo de guía de ondas, por ejemplo, a través de la interacción del campo evanescente. Esto se puede escribir como

dn,■eff

An^ = d n , _{-A n„}

ambiente

donde la derivada parcial puede depender de parámetros como la longitud de onda y la geometría de la guía de onda.

Por ejemplo, en un resonador de anillo como el que se muestra en la Figura 1A, la luz se puede acoplar a una guía de ondas circular con circunferencia L^r . Puede ocurrir una condición de resonancia para las longitudes de onda Ares que se ajustan a una cantidad entera de veces en la circunferencia L^r debido a la interferencia constructiva:

en el que m es un número entero llamado número de modo, por ejemplo, el número de veces que la longitud de onda efectiva se ajusta a la guía de ondas. En estas longitudes de onda resonantes, la transmisión del sensor muestra un mínimo o máximo agudo en estas longitudes de onda de resonancia, como se muestra en el gráfico de la señal S1 frente a la longitud de onda A. Teniendo en cuenta la dispersión, el cambio en las longitudes de onda resonantes como resultado de un cambio en nambiente se puede calcular como:

r^e. -A

hKes nJAres )“ neff

donde ng es el índice de grupo y Aneff viene dado por la ecuación anterior. Los cambios en la propiedad de la muestra X se pueden obtener a partir de cambios en el índice neff, que se obtienen midiendo barridos de longitud de onda consecutivos e identificando los cambios de las longitudes de onda de resonancia en estos barridos.

En el ejemplo de la figura 1B, el MZI tiene longitudes de brazos que difieren en una cantidad AL. De acuerdo con lo anterior, un aumento en neff inducirá una diferencia de fase mayor AQ en el brazo más largo. Alternativamente, se puede implementar un MZI con brazos de igual longitud, donde uno de los brazos está cubierto por una capa protectora. En tal configuración, la influencia de las fluctuaciones de temperatura se reduce ya que ambos brazos experimentarán un cambio de índice de refracción comparable a medida que cambia la temperatura. Para ambas configuraciones, la diferencia de fase debida a cambios en el índice efectivo se puede expresar como

2jzA L

A<Z> =

A Aneff

donde AL representa la longitud de la ventana de detección o la diferencia de la longitud del brazo para longitudes de brazos iguales y desiguales, respectivamente. Como se desprende de esta ecuación, la sensibilidad de fase se escala con AL, lo que permite una sensibilidad alta o baja sintonizable, correspondiente a un rango bajo o alto, respectivamente. A diferencia de un MZI 2 x 2 convencional, el MZI 3 x 3 combina ambos brazos con un acoplador 3 x 3, lo que da como resultado tres salidas que tienen una diferencia de fase mutua de 120 grados. Esto puede tener ventajas en la lectura.

Normalmente, la luz de entrada ““Li”” con una longitud de onda de entrada A se acopla en el circuito fotónico, por ejemplo, utilizando un acoplador de rejilla vertical (VGC) u otro tipo de acoplador. La luz de salida ““Lo”” se puede acoplar de manera similar fuera del circuito. La luz de salida ““Lo”” puede comprender como señal respectiva S1 o S2 que puede depender de la interacción entre el sensor y la propiedad “X” de la muestra.

Para un resonador de anillo como el que se muestra en la Figura 1A, típicamente, la longitud de onda de entrada A se varía en función del tiempo “t”, por ejemplo, dentro de un rango de longitud de onda ““R””. Alternativamente, se puede utilizar una entrada de amplio espectro y la luz de salida se puede resolver espectralmente. La señal de salida S1 puede comprender información de la intensidad de la luz en función de la longitud de onda para determinar los valores característicos de la señal, por ejemplo, la caída o pico de resonancia. En general, la longitud de onda efectiva Aeff en la guía de ondas en forma de anillo puede depender de la longitud de onda de entrada A¡ (que es una función del tiempo aquí) y el índice de refracción neff en la guía de ondas (que depende de la propiedad de la muestra “X”). La propiedad de la muestra “X” se puede determinar haciendo un seguimiento de la posición de una longitud de onda de resonancia Ares que se manifiesta como una caída en la intensidad de la señal de salida aquí. La longitud de onda de resonancia Ares puede cambiar, por ejemplo, cuando el índice de refracción efectivo neff en la guía de ondas cambia con el tiempo.

Para un MZI como el que se muestra en la Figura 1B, las señales de salida S2 comprenden intensidades relativas que son una medida de la diferencia de fase Adentre trayectos de luz, por ejemplo, causado por una diferencia en la longitud de la ruta y/o una diferencia en el índice de refracción entre las rutas. Es suficiente medir las intensidades relativas solo en una longitud de onda de entrada para obtener la diferencia de fase AQ. Alternativamente, el cambio de fase se puede recuperar en las mismas longitudes de onda múltiples en las que también se mide la transmisión del resonador de anillo.

En el ejemplo de la figura 1B, se muestra un interferómetro de 3 puertos. Suponiendo un dispositivo ideal, las señales individuales se pueden describir por

2 x(n — 1)'

P„ = : 1 Vsin(A0

donde Pn es la potencia de salida en la salida n, Po es la potencia de entrada total, V\a visibilidad de la franja, AQ la diferencia de fase yn = 1, 2, 3 el número de ruta. La ecuación contiene tres incógnitas (Po, V y A<P) y tres valores Pn para que cada incógnita pueda resolverse. Usando la ecuación y asumiendo señales normalizadas, la expresión obtenida para AQ se puede calcular mediante:

A diferencia del interferómetro de 2 puertos comúnmente aplicado, el cálculo de fase es no sensible a las variaciones de potencia o visibilidad. Además, la implementación de 2 puertos tiene sensibilidad cero y lectura ambigua cuando la fase es igual a un número entero multiplicado por pi, lo que no es el caso de la implementación de 3 puertos.

Un parámetro importante de un sensor fotónico con respuesta periódica tal como el resonador de anillo es el rango espectral libre (FSR) que es el espaciado en longitud de onda entre resonancias, por ejemplo, escrito como

(AA)Fs^r

ncL

El espaciamiento depende de la longitud de onda X pero esto puede ser insignificante en números de modo más altos. Alternativamente, se puede usar la longitud de onda recíproca MX, en cuyo caso la FSR es independiente de la longitud de onda y viene dada por:

1 1

(A j ) FSR ncL

Convencionalmente, las condiciones experimentales que utilizan resonadores de anillo se mantienen de modo que los espectros sucesivos no se desplacen en más de la mitad de una FSR, porque en ese caso el cambio real puede no determinarse de forma inequívoca. Un problema similar puede ocurrir con otros sensores fotónicos que tienen una respuesta periódica, como el MZI. En el último caso, un cambio de fase de más de 2n puede ser ambiguo. Por ejemplo, el cambio observado puede ser el cambio real más o menos un número entero multiplicado por la FSR. Estos y otros problemas pueden aliviarse usando una combinación de diferentes sensores de sensibilidad como se describe a continuación.

Las Figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente diferentes realizaciones de un circuito 10 fotónico que comprende un sensor 11 de rango bajo y un sensor 12 de rango alto.

En la realización de la Figura 2A, el circuito 10 fotónico comprende dos resonadores de anillo con la misma o comparable circunferencia L^r, pero en el que uno está parcialmente protegido de los efectos de la propiedad de la muestra “X” para obtener una menor sensibilidad. Por ejemplo, al proteger una fracción F del anillo, solo la fracción restante (1-F) puede ser sensible a la propiedad de la muestra “X”. Efectivamente, un cambio de la propiedad de la muestra puede causar, por tanto, un cambio de longitud de onda menor en el resonador de anillo protegido que en el resonador de anillo sin protección, por ejemplo, en el que el cambio de longitud de onda en el resonador de anillo protegido es un factor (1-F) multiplicado por el cambio de longitud de onda en el resonador de anillo sin protección. En consecuencia, grandes cambios en neff pueden causar un cambio en el sensor protegido de menos que su FSR, mientras que este mismo cambio en neff puede causar un cambio en el sensor sin protección de (M K) veces su FSR donde M es un número entero y 0 <= K <1. A partir del cambio del sensor protegido, se puede determinar el valor de M, de modo que se pueda obtener K del sensor sin protección. Combinando estos resultados, se obtiene una estimación precisa de la propiedad X de la muestra.

En la realización de la figura 2B, el circuito 10 fotónico comprende una combinación de un resonador de anillo y un MZI. Mientras que la frecuencia de resonancia Ares del resonador de anillo está determinada por la circunferencia del anillo L^r, el cambio de fase Adentre las trayectorias del MZI se determina por la diferencia de longitud de trayectoria AL. La diferencia de longitud de trayectoria AL se puede elegir relativamente baja para crear una sensibilidad relativamente baja o un sensor 12 de rango alto. Esta es una ventaja sobre un resonador de anillo que puede no tener un L^r arbitrariamente bajo, ya que tiene una curvatura mínima aceptable por debajo de la cual la luz puede comenzar a escapar de la guía de ondas. El índice de refracción de ambas guías de ondas del resonador de anillo y MZI puede verse afectado de manera similar por la propiedad de muestra “X” para provocar un cambio de longitud de onda similar en la frecuencia de resonancia Ares como en la posición de longitud de onda de una fase particular. La periodicidad de la respuesta puede ser diferente, por ejemplo, en el que el MZI tiene un período relativamente largo en comparación con el FSR del resonador de anillo. Por supuesto, también son posibles combinaciones de estos y sensores que tienen una periodicidad mutuamente diferente y/o diferentes cambios de longitud de onda. Nuevamente, grandes cambios en neff pueden causar un cambio en el sensor del resonador de anillo de (M K) veces su FSR donde M es un número entero y 0 <= K <1. Este mismo cambio de índice provocará un cambio comparable de la respuesta MZI, que ahora es más pequeña que el MZI FSR, y a partir del cambio de respuesta MZI (cambio de fase en una longitud de onda específica) se puede determinar el valor de M, de modo que se puede obtener K. Nuevamente, combinando estos resultados, se obtiene una estimación precisa de la propiedad X de la muestra.

Normalmente, un período o intervalo de longitud de onda entre señales recurrentes se determina mediante una dimensión respectiva de una guía de ondas que forma el sensor 11, 12 fotónico y/o una longitud de onda efectiva de luz que atraviesa la guía de ondas. Por ejemplo, el intervalo de longitud de onda entre diferentes recurrencias o modos de un resonador de anillo puede determinarse mediante la circunferencia o la longitud de trayectoria L^r de la guía de ondas que forma un anillo. Las resonancias ocurren típicamente en longitudes de onda efectivas keff ajustando tiempos enteros en la longitud de la trayectoria del anillo L^r . Por ejemplo, el intervalo de longitud de onda entre diferentes recurrencias o modos en un interferómetro como el MZI puede determinarse mediante la diferencia de longitud de trayectoria AL entre los brazos del interferómetro. La misma diferencia de fase de la luz que viaja por los diferentes brazos ocurre típicamente cuando la longitud de onda efectiva Xeff se ajusta a un número entero de veces en la diferencia de longitud de trayectoria AL. Las longitudes de onda efectivas \ eff pueden, por ejemplo, variar barriendo la longitud de onda X¡ de la luz de entrada “Li” y/o mediante cambios del índice de refracción efectivo neff en la guía de ondas. En algunas realizaciones, la luz de entrada “Li” comprende un espectro de múltiples longitudes de onda medidas simultáneamente, por ejemplo, por un espectrómetro.

En algunas realizaciones, la diferencia de longitud de trayectoria AL es relativamente pequeña, por ejemplo, comparable o menor que la longitud de onda efectiva Xeff o la longitud de onda de entrada Á¡. De esta manera, se puede formar un sensor 12 de sensibilidad muy baja o de rango muy alto en el que las recurrencias están muy separadas, por ejemplo, suficientemente lejos para identificar unívocamente un número de modo basado en una diferencia de fase particular en la segunda señal de salida S2. Alternativamente, ambos caminos pueden tener la misma longitud, por ejemplo, en el que el índice de refracción efectivo neff a lo largo de una ruta tiene una sensibilidad diferente a la propiedad de la muestra “X” que la otra ruta. Por ejemplo, se puede proteger una ruta. Preferiblemente, la protección comprende un material de cobertura con un espesor mayor que la profundidad de penetración de un campo evanescente entre la guía de ondas y la muestra. En algunas realizaciones, el intervalo de longitud de onda del sensor 12 de rango alto puede ser mayor que una longitud de onda X¡ de la luz de entrada Li para determinar de forma única el número de modo del sensor 11 de rango bajo o proporcionar una medición absoluta (sensibilidad baja o rango alto) de la propiedad de la muestra X.

En algunas realizaciones, como se muestra en la Figura 2A, los sensores 11, 12 fotónicos comprenden dos o más resonadores 11, 12 de anillo con igual longitud de trayectoria L^r , en donde un resonador 12 de anillo se hace menos sensible a la propiedad de la muestra “X”. que los otros resonadores 11 de anillo. Por ejemplo, el sensor 12 de rango alto está formado por un resonador de anillo cubierto por una protección parcial. De acuerdo con lo anterior, una sensibilidad o rango relativo del sensor 12 de rango alto se determina mediante una fracción (1-F) que no está protegida. Alternativamente, la sensibilidad relativa de los sensores 11, 12 se determina mediante una cantidad relativa de deposición de una molécula de sensor en la superficie de los resonadores de anillo, en el que las moléculas de sensor se unen a la muestra “X” que se va a medir, cambiando así elíndice de refracción efectivo en la guía de ondas del sensor.

En una realización preferida, como se muestra en la Figura 2B, los sensores 11, 12 fotónicos comprenden una combinación de un interferómetro de trayectoria múltiple y un resonador de anillo, en el que el interferómetro de trayectoria múltiple forma el sensor 12 de rango alto mediante unadiferencia de longitud de trayectoria ALrelativamente corta entre sus diferentes trayectorias y el resonador de anillo forma el sensor 11 de rango bajo por su longitud de trayectoria de anillo relativamente corta L^r . La diferencia de longitud de trayectoria puede implementarse como una diferencia de longitud física o, en la misma longitud física, como una diferencia de índice efectiva diseñada intencionalmente (por ejemplo, usando dos anchos de guía de ondas diferentes).

En algunas realizaciones, se usa un único puerto de entrada “Pi” para acoplar la luz en los sensores de rango alto y alto. Por ejemplo, en la figura 2B también se puede usar una longitud de onda de entrada de barrido X¡ como entrada al MZI, lo cual no es convencional. Esto puede tener la ventaja de interrogar más fácilmente al dispositivo. Alternativamente, se pueden usar diferentes puertos de entrada (no se muestran). En algunas realizaciones, como la figura 2A, se usa un único puerto de salida Pt para acoplar la luz fuera del circuito. Por ejemplo, cada resonador de anillo puede tener picos de resonancia distintos. En otras realizaciones tales como la figura 2B, se pueden usar múltiples puertos de salida “Pt”, “Px” (donde x = 1, 2, 3) para procesar más fácilmente diferentes señales.

En algunas realizaciones (no mostradas), los sensores fotónicos comprenden múltiples sensores de rango bajo o de alta sensibilidad que trabajan junto con un sensor de rango alto o de sensibilidad baja. Por ejemplo, el sensor de rango alto se usa para calcular el número de modo de una señal recurrente en cada uno de los sensores de rango bajo. No es necesario que todos los sensores de rango bajo tengan la misma sensibilidad o rango. En algunas realizaciones se usa una combinación de dos, tres, cuatro o más sensores, en donde diferentes sensores pueden tener diferentes rangos y/o sensibilidades. Por ejemplo, un interferómetro de trayectoria múltiple, preferiblemente un MZI que emplee al menos un MMI de 3x3, puede actuar como un sensor de rango alto para distinguir valores de señal recurrentes en una pluralidad de resonadores de anillo de rango bajo, que tienen la misma o diferentes sensibilidades. Debido al pequeño tamaño de los resonadores de anillo en comparación con el interferómetro de trayectoria múltiple, la combinación puede proporcionar un gran número de sensores en una huella relativamente pequeña al tiempo que distingue los valores de señal recurrentes de los resonadores de anillo.

Una realización para medir una propiedad de muestra “X” por medio del circuito 10 fotónico comprende aplicar la luz de entrada “Li” en el circuito 10 fotónico y medir la luz de salida “Lo” del circuito 10 fotónico. Normalmente, los sensores 11, 12 fotónicos están configurados para modular una intensidad de la luz de salida “Lo” con respecto a la luz de entrada “Li” dependiendo de la longitud de onda fe. Alternativamente, o además, dependiendo del circuito óptico, también se pueden modular otras propiedades de la luz tales como la longitud de onda o la polarización. Como se describe en el presente documento, el circuito 10 fotónico comprende al menos dos sensores 11, 12 fotónicos configurados para modular la luz de salida “Lo” con respecto a la luz de entrada “Li” de acuerdo con una señal de salida respectiva S1, S2.

Las Figuras 3 y 4 ilustran esquemáticamente el procesamiento de una combinación de señales de salida S1, S2, desde sensores que tienen rango bajo y rango alto hasta una propiedad de muestra particular “X”. La figura 3 ilustra esquemáticamente el procesamiento de señales de salida S1, S2 en una realización con sensores que tienen el mismo intervalo de longitud de onda A1 = A2 pero diferentes cambios de longitud de onda AÁ1 y Afe en reacción a un cambio dado AX de la propiedad de la muestra “X”. Tales señales pueden, por ejemplo, ocurrir en una realización como se describe con referencia a la Figura 2A. La figura 4 ilustra esquemáticamente el procesamiento de señales de salida S1, S2 en una realización con sensores que tienen el intervalo de longitud de onda diferente A1<A2 pero los mismos o similares cambios de longitud de onda Afe y Afe en reacción a un cambio dadoAX de la propiedad de la muestra “X”. Tales señales pueden, por ejemplo, ocurrir en una realización como se describe con referencia a la figura 2B.

En los sensores que tienen respuestas periódicas S1, S2 como se muestra en las Figuras 3 y 4, los valores de señal respectivos V1, V2 de las respectivas señales de salida S1, S2 pueden repetirse periódicamente en función de una longitud de onda fe de la luz de entrada “Li”, según un intervalo de longitud de onda respectivo A1, A2. Además, si los sensores se ven afectados por la propiedad de la muestra “X”, una longitud de onda a la que se producen los valores de señal recurrentes V1, V2, puede cambiar de acuerdo con un cambio de longitud de onda respectivo Afe, Afe en función del cambio AX en la propiedad de la muestra “X”. Por ejemplo, en la Figura 3, la respectiva longitud de onda de resonancia fe, fe de un modo particular ma, ma-1, ma-2 puede cambiar de acuerdo con un cambio AX entre la propiedad de muestra inicial X[0] en el gráfico superior y la propiedad de muestra subsiguiente. X[t] en el gráfico de abajo. Por ejemplo, en la Figura 4, la longitud de onda de resonancia fe-eS, 0, y la longitud de onda fepo en la que se registra una fase particular Oo pueden cambiar de acuerdo con el cambio AX entre la propiedad de muestra inicial X[0] en el gráfico superior y la propiedad de muestra posterior X[t] en el gráfico a continuación.

Como se describe en el presente documento, se pueden combinar dos o más sensores fotónicos, cada uno de los cuales tiene al menos alguna sensibilidad a la misma propiedad de muestra “X” pero en un grado diferente. Preferiblemente, los sensores 11, 12 están relativamente juntos, por ejemplo, dentro de una distancia de diez milímetros, un milímetro, cien micrómetros o menos. En una realización preferida, los sensores comprenden un sensor 12 de rango alto para medir cambios AX de la propiedad de muestra “X” en un rango relativamente alto. El sensor 12 de rango alto puede complementar un sensor 11 de rango bajo que tiene un rango relativamente bajo para medir los mismos cambios AX de la propiedad de la muestra “X”, típicamente con una sensibilidad relativamente alta.

En algunas realizaciones, la sensibilidad del sensor 11 de rango bajo es relativamente alta y la sensibilidad del sensor 12 de rango alto es relativamente baja. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 3, el segundo cambio de longitud de onda Afe del sensor 12 de rango alto es más pequeño que el primer cambio de longitud de onda Afe del sensor 11 de rango bajo, por ejemplo,en un factor de dos, cuatro, diez, veinte o más (para el mismo cambio AX de la propiedad de la muestra X). Por ejemplo, un cambio del índice de refracción efectivo (promedio) neff resultante de un cambio AX de la propiedad de la muestra “X” es menor en el sensor 12 de rango alto que en el sensor 11 de rango bajo. En algunas realizaciones, la resolución de medición del sensor 11 de rango bajo es mejor que el del sensor 12 de rango alto. Por ejemplo, una diferencia mínima que se puede distinguir en los valores de medición correspondientes a un particular (cambios de) la propiedad de la muestra X es menor en el sensor 11 de rango bajo que en el sensor 12 de rango alto.

En algunas realizaciones, tales como la figura 4, el segundo intervalo de longitud de onda A2 del sensor 12 de rango alto es mayor que el primer intervalo de longitud de onda A1 del sensor 11 de rango bajo, por ejemplo, en un factor de dos, cuatro, diez, veinte o más. Por ejemplo, una FSR de rango espectral libre del sensor 12 de rango alto es mayor que un rango espectral libre del sensor 11 de rango bajo. También son posibles combinaciones de sensores con diferentes intervalos de longitud de onda y diferentes períodos de longitud de onda.

Normalmente, el sensor de rango bajo, como se describe en este documento, es un sensor de alta sensibilidad que tiene una respuesta periódica al cambio de la propiedad de la muestra. Esto puede provocar cambios (realistas) en las propiedades de la muestra que den como resultado cambios en la respuesta del sensor mayores que la periodicidad. En algunas realizaciones, el sensor de rango bajo, como se describe en el presente documento, es un sensor de sensibilidad relativamente baja o reducida, que puede o no tener una respuesta periódica al cambio de la propiedad de la muestra, de modo que los cambios en la propiedad de la muestra dan como resultado una ausencia de cambios ambiguos en la respuesta del sensor.

En general, el rango inequívoco de un sensor fotónico periódico respectivo se puede describir mediante

donde A es la periodicidad del sensor y S es la eficiencia de la función de transferencia del sensor. Para un resonador de anillo, S = dX/dX con dX el cambio de longitud de onda de una resonancia inducida por un cambio de propiedad de la muestra dX. Para un MZI, S = d^/dX, con d^ es el cambio de fase inducido por un cambio de propiedad de la muestra dX.

Preferiblemente, el cociente A2/S2 del sensor 12 de rango alto es mayor que el cociente A1/S1 del sensor 11 de rango bajo, por ejemplo,en un factor de dos, cuatro, diez, veinte o más.

Por ejemplo, en un MZI, la sensibilidad 8X (el cambio de propiedad de la muestra más pequeño detectable) se puede describir usando 8X = 89/S = (89/A) ■ AXmáx = (8^/2rc) ■ AXmáx. La sensibilidad de fase 89 está determinada típicamente por el hardware y/o software de lectura y la relación señal/ruido, y normalmente es independiente de los parámetros de diseño del MZI, como el Rango Espectral Libre. En consecuencia, una buena sensibilidad (8X pequeño) se asocia en este caso con un rango inequívoco pequeño A Xmáx,

Por ejemplo, en un resonador de anillo, la sensibilidad se puede describir usando 8X = (8X/A) -AXmáx, donde la sensibilidad de la longitud de onda 8X es nuevamente determinada típicamente por el hardware y/o software de lectura y la relación señal a ruido. La sensibilidad se escala con la periodicidad A, que es un parámetro de diseño del resonador de anillo, de modo que se puede obtener un rango inequívoco considerAXe máx incluso con un 8X pequeño. En algunas realizaciones, se prevé aumentaA Xmáx a 8X pequeño más allá de lo que es posible en la práctica aumentando el Rango Espectral Libre A. Por ejemplo, se obtiene un valor grande para A en una circunferencia de anillo pequeña, que puede estar limitada por el mínimo Radio de curvatura de la guía de ondas en el que las pérdidas de la guía de ondas son aceptables.

Como se describe en el presente documento, la propiedad de la muestra “X” se calcula combinando las señales de salida S1, S2 de los al menos dos sensores 11, 12 fotónicos. En particular, la segunda señal de salida S2 del sensor 12 de rango alto se puede usar para distinguir entre valores de señal recurrentes V1 en la primera señal de salida S1 del sensor 11 de rango bajo. Por ejemplo, como se ilustra en la parte inferior de la Fig.3la longitud de onda de resonancia Xa del sensor 11 de rango bajo puede tener varias recurrencias del mismo valor para diferentes modos ma-1, ma,ma 1.Las recurrencias se pueden distinguir usando la longitud de onda de resonancia Xb del sensor 12 adicional de rango alto.

En algunas realizaciones, los sensores 11, 12 fotónicos se calibran para identificar, mediante la medición de la segunda señal de salida S2, un número de modo ma-1, ma,ma-1 de un valor de señal recurrente V1 en la primera señal de salida S1. En las realizaciones, como se muestra en las Figs. 3 y 4, una longitud de onda real Xa[t] o Xres[t] del valor de señal recurrente V1 en un modo numérico particular ma se calcula midiendo una longitud de onda Xa 1[t] o X'res[t] en el que el valor de señal recurrente V1 ocurre en un rango de longitud de onda medido “R” de la primera señal de salida S1 y sumando un número entero M multiplicado por el intervalo de longitud de onda A1 del sensor 11 de rango bajo.

En algunas realizaciones, como se muestra en la Fig. 3, el número entero M se basa en la longitud de onda Xb[t] a la que se produce un valor de señal particular V2 en la segunda señal de salida S2. Por ejemplo, el número de modo ma 1 puede determinarse basándose en la longitud de onda Xb del segundo pico de resonancia. En este caso, esto resultaría en el número entero M = 1.

En algunas realizaciones, como se muestra en la Fig. 4, el número entero M se basa en una fase ®t de la segunda señal de salida S2, por ejemplo, a una longitud de onda particular X®t. Por ejemplo, el cambio de fase A® del MZI puede correlacionarse con el número de cambios de modo en el resonador de anillo, es decir, el número entero M para determinar el cambio de longitud de onda real AXi = (X'res,t - Xres, 0) M ■ Ai, donde (X'res,t - rês,0 es el cambio observado en el rango de longitud de onda medido “R”.

En una realización, la propiedad de muestra “X” se calcula basándose en una diferencia de la señal de salida Si, S2 en comparación con una propiedad de referencia X[0]. Por ejemplo, una propiedad de muestra actual X[t] se calcula basándose en una diferencia entre un conjunto actual de señales de salida Si, S2 correspondiente a la propiedad de muestra actual “X” y un conjunto de referencia de señales de salida Si', S2' correspondiente a una propiedad de muestra de referencia X[0]. Normalmente, la propiedad de la muestra “X” se mide en función del tiempo “t”. Por ejemplo, el conjunto de referencia de señales de salida Si', S2' son las señales de salida de la propiedad de muestra “X” medidas en un tiempo anterior “t” = 0. Por ejemplo, las diferencias en las señales de salida están correlacionadas con las diferencias en el índice de refracción n0, nt en diferentes momentos y las correspondientes diferencias de la propiedad de la muestra “X” en función del tiempo “t”. En una realización, la propiedad de muestra “X” se calcula basándose en un cambio de longitud de onda AXi, AX2 de un valor de señal identificable Vi, V2 en las señales de salida Si, S2 en comparación con la propiedad de muestra de referencia X[0]. Por ejemplo, el valor de señal identificable Vi, V2 comprende un valor de señal más bajo de un pico de resonancia o una fase particular de la señal de salida Si, S2.

En algunas realizaciones, la propiedad de muestra “X” cambia rápidamente entre mediciones posteriores X[0], X[t] de manera que una longitud de onda Xres de las recurrencias en la primera señal de salida Si cambia más de la mitad del intervalo de longitud de onda Ai del sensor 11 de rango bajo. Por ejemplo, pueden ocurrir cambios relativamente grandes del índice de refracción en un corto período de tiempo cuando el circuito 10 fotónico se coloca en un medio diferente, por ejemplo, diferentes medios a medir o del aire a un medio líquido. Preferiblemente, el sensor 12 de rango alto es suficientemente insensible a la propiedad cambiante de la muestra “X” de manera que se pueda identificar un cambio en el número de modo M de una recurrencia en la primera señal de salida Si.

Preferiblemente, las mediciones comparativas X[0], X[t] de la segunda señal de salida S2 se mantienen dentro del rango del segundo intervalo de longitud de onda A2 del sensor 12 de rango alto, más preferiblemente menos de la mitad del segundo intervalo de longitud de onda A2. Por ejemplo, en la figura 3, un cambio de longitud de onda AX2 en la segunda señal de salida S2 de la medición posterior X[0], X[t] es menor que el intervalo de longitud de onda A2 del sensor 12 de rango alto. Por ejemplo, en la figura 4, en el que un cambio de fase A® en la segunda señal de salida S2 de la medición posterior X[0], X[t] es menor que un período completo 2n del sensor 12 de rango alto.

La figura 5 ilustra esquemáticamente un sistema 100 para medir una propiedad de muestra “X” por medio de un circuito 10 fotónico.

En la realización mostrada, el sistema 100 comprende un interrogador 21, 22 óptico configurado para aplicar luz de entrada “Li” en el circuito 10 fotónico y medir la luz de salida “Lo” fuera del circuito 10 fotónico. Como se describió en este documento, el circuito 10 fotónico que comprende dos o más sensores fotónicos. Los sensores fotónicos están configurados para modular la luz de salida “Lo” con respecto a la luz de entrada “Li” de acuerdo con una señal de salida respectiva S1, S2. Los respectivos valores de señal de las respectivas señales de salida S1, S2 se repiten periódicamente en función de una longitud de onda X,- de la luz de entrada “Li” de acuerdo con un respectivo intervalo de longitud de onda Ai, A2. Una longitud de onda o fase en la que se producen los valores de señal recurrentes Vi, V2, se cambian de acuerdo con un cambio de longitud de onda respectivo en función del cambio AX en la propiedad de muestra “X” que se va a medir. El circuito 10 fotónico comprende al menos un sensor 11 de rango bajo que tiene un rango relativamente bajo para el cambio AX de la propiedad de muestra “X” y un sensor 12 de rango alto que tiene un rango relativamente alto para el cambio AX de la propiedad de muestra “X”.

El sistema 100 puede comprender un controlador 30 para realizar acciones operativas de acuerdo con los métodos descritos en este documento. En una realización, el controlador 30 está configurado o programado para calcular la propiedad de la muestra “X” combinando las señales de salida S1, S2 de los al menos dos sensores 11, 12 fotónicos. En particular, la segunda señal de salida S2 del sensor 12 de rango alto se usa para distinguir entre valores de señal recurrentes en la primera señal de salida Si del sensor 11 de rango bajo.

En una realización, el sistema 100 comprende una fuente 21 de luz configurada para dirigir la luz de entrada “Li” al circuito 10 fotónico. En otra realización o una realización adicional, el sistema 100 comprende un sensor 22 de luz configurado para medir la luz de salida “Lo” del circuito 10 fotónico. En algunas realizaciones, el sistema 100 comprende una unidad 31 de control de longitud de onda configurada para establecer una longitud de onda de la luz de entrada “Li”.

En la realización mostrada, el controlador 30 comprende procesadores 32-38 de señales para determinar la propiedad de la muestra a partir de las señales S1, S2. Si bien los procesadores se ilustran como bloques separados, algunas o todas sus funciones pueden integrarse o combinarse. Como se muestra, el procesador 32 de señales está configurado para procesar la primera señal de salida S1 para determinar una longitud de onda percibida Vres,t de un valor de señal recurrente, por ejemplo caída de resonancia. El procesador 33 de señales está configurado para calcular un cambio de longitud de onda percibido AXres ± M -A1 basado en la longitud de onda percibida Vres,ty una longitud de onda de referencia Xres,o. El procesador de señales 34 está configurado para procesar la segunda señal de salida S2 para determinar el segundo valor de señal V2, por ejemplo, fase Ot. El procesador 35 de señales está configurado para calcular un número de modo M basado en la segunda señal de salida S2, por ejemplo, comparando la fase Ot con una referencia O^q. El procesador 36 de señal configurado para calcular un cambio de longitud de onda real AXres basado en el cambio de longitud de onda percibido AXres ± M-AO en la primera señal de salida S1 y el número de modo M basado en la segunda señal de salida S2. El procesador 37 de señales está configurado para calcular un cambio AX en la propiedad de muestra “X” basándose en el cambio real de longitud de onda AXres y, por ejemplo, una constante de calibración Cx, función o tabla de búsqueda. El procesador 38 de señales está configurado para calcular la propiedad de la muestra X[t] basándose en un valor de referencia X[0] y el cambio AX.

Los procesadores de señales u otras partes del sistema pueden implementarse en hardware o software. En un aspecto, la presente divulgación se puede realizar como un medio legible por ordenador no transitorio que comprende instrucciones de software que cuando se ejecutan en un ordenador, provocan la ejecución de un método como se describe en este documento.

Para mayor claridad y una descripción concisa, las características se describen en este documento como parte de la misma o de realizaciones separadas, sin embargo, se apreciará que el alcance de la invención puede incluir realizaciones que tengan combinaciones de todas o algunas de las características descritas. Por ejemplo, aunque se mostraron realizaciones para sensores y señales específicos, los expertos en la técnica también pueden contemplar formas alternativas que tengan el beneficio de la presente divulgación para lograr una función y un resultado similares. Por ejemplo,se pueden combinar diferentes circuitos fotónicos o algunos de sus componentes se pueden dividir en uno o más componentes alternativos. Los diversos elementos de las realizaciones discutidos y mostrados ofrecen ciertas ventajas, tales como combinar mediciones de dos sensores usando el sensor de rango bajo para una medición precisa y el sensor de rango alto para eliminar la ambigüedad de su dependencia periódica. Por supuesto, debe apreciarse que cualquiera de las realizaciones o procesos anteriores puede combinarse con una o más de otras realizaciones o procesos para proporcionar incluso más mejoras en la búsqueda y adaptación de diseños y ventajas. Se aprecia que esta divulgación ofrece ventajas particulares para permitir el uso de sensores periódicos de alta sensibilidad para rastrear condiciones experimentales que cambian rápidamente o incluso para realizar una medición absoluta del índice de refracción sin referencia mediante números de modo de identificación única.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un método para medir una propiedad de muestra (X) por medio de un circuito (10) fotónico, el método comprende

- aplicar luz de entrada (Li) en el circuito (10) fotónico y medir la luz de salida (Lo) fuera del circuito (10) fotónico;

- en el que el circuito (10) fotónico comprende al menos dos sensores (11,12) fotónicos configurados para modular interferométricamente la luz de salida (Lo) con respecto a la luz de entrada (Li) de acuerdo con una respectiva señal de salida (S1, S2);

- en el que los valores de señal respectivos (V1, V2) de las señales de salida respectivas (S1, S2) se repiten periódicamente en función de una longitud de onda (Xi) de la luz de entrada (Li) de acuerdo con un intervalo de longitud de onda respectivo (A1, A2);

- en el que una longitud de onda (Xa, Xb) en la que ocurren los valores de la señal recurrente (V1, V2), cambia de acuerdo con un respectivo cambio de longitud de onda (AX1, AX2) en función del cambio AX) en propiedad de la muestra (X) a medir mediante un cambio correspondiente del índice de refracción efectivo para la luz a través de al menos una parte de los sensores (11, 12) fotónicos;

- en el que un rango relativo de un sensor (11,12) fotónico respectivo para la propiedad de la muestra (X) está definido por un cociente respectivo (A1/AX1, A2/AX2) del intervalo de longitud de onda respectivo (A1, A2) sobre el respectivo cambio de longitud de onda (AX1, AX2) para un cambio (AX) en la propiedad de la muestra (X);

- en el que los al menos dos sensores (11, 12) fotónicos comprenden un sensor (11) de rango bajo que proporciona una primera señal de salida (S1) y un sensor (12) de rango alto que proporciona una segunda señal de salida (S2), en el que el elsensor (12) de rango tiene un rango relativo más alto para la propiedad de la muestra (X) que el sensor (11) de rango bajo;

- en el que la propiedad de la muestra (X) se calcula combinando las señales de salida (S1, S2) de los al menos dos sensores (11,12) fotónicos, en el que la segunda señal de salida (S2) del sensor (12) de rango alto se utiliza para distinguir entre valores de señales recurrentes (V1) en la primera señal de salida (S1) del sensor (11) de rango bajo

caracterizado porque los sensores (11, 12) fotónicos comprenden una combinación de un interferómetro de trayectoria múltiple y un resonador de anillo, en el que el interferómetro de trayectoria múltiple forma el sensor (12) de rango alto y el resonador de anillo forma el sensor (11) de rango bajo.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los sensores (11, 12) fotónicos se calibran para identificar, mediante la medición de la segunda señal de salida (S2), un número de modo (ma.1, ma, ma-1) de un valor de señal recurrente (V1) en la primera señal de salida (S1).

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que una longitud de onda real (Xa [t]) o un cambio real de la longitud de onda (AX1) del valor de la señal recurrente (V1) en un modo numérico particular (ma) se calcula midiendo una longitud de onda (Xa+1[t]) en la cual el valor de la señal recurrente (V1) ocurre en un rango (R) de longitud de onda medido de la primera señal de salida (S1) y sumando un número entero (M) multiplicado por el intervalo de longitud de onda (A1) del sensor (11) de rango bajo, en el que el número entero (M) se basa en la segunda señal de salida (S2).

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionesprecedentes, en el que la propiedad de la muestra (X) se calcula basándose en una diferencia de la señal de salida (S1, S2) en comparación con una propiedad de referencia (X[0]).

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionesprecedentes, en el que la propiedad de la muestra (X) se calcula basándose en un cambio de longitud de onda (AX1, AX2) de un valor de señal identificable (V1, V2) en las señales de salida (S1, S2) en comparación con la propiedad de la muestra de referencia (X[0]).

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la propiedad de la muestra (X) cambia rápidamente entre mediciones posteriores (X[0], X[t]) de manera que una longitud de onda (Xres) de las recurrencias en la primera señal de salida (S1) cambia más de la mitad del intervalo de longitud de onda (A1) del sensor (11) de rango bajo, en el que el sensor (12) de rango alto es suficientemente insensible a la propiedad cambiante de la muestra (X) de modo que un cambio en el número de modo (M) de recurrencias en la primera señal de salida (S1) se pueden identificar.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionesprecedentes, en el que el intervalo de longitud de onda respectivo (A1, A2) está determinado por una dimensión respectiva (L^r , AL) de una guía de ondas que forma el sensor (11,12) fotónico y/o una longitud de onda efectiva ( X f de luz que atraviesa la guía de ondas.

8. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el intervalo de longitud de onda (A2) del sensor (12) de rango alto es mayor que una longitud de onda (Xi) de la luz de entrada (Li).

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores (11, 12) fotónicos comprenden dos o más resonadores (11, 12) de anillo con igual longitud de trayectoria (L^r), en el que un resonador (12) de anillose hace menos sensible a la propiedad de la muestra (X) que los otros resonadores (11) de anillo.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores fotónicos comprenden múltiples sensores de rango bajo que trabajan junto con un sensor de rango alto, en el que el sensor de rango alto se usa para calcular el número de modo de una señal recurrente en cada uno de los sensores de rango bajo.

11. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los sensores (11, 12) fotónicos están configurados para modular una intensidad de la luz de salida (Lo) con respecto a la luz de entrada (Li) en función de la longitud de onda (Xi).

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cociente (A2/AX2) que indica el rango relativo del sensor (12) de rango alto para la propiedad de la muestra (X) es mayor que el cociente (A1/AX1) que indica el rango relativo del sensor (11) de rango bajo para la propiedad de la muestra (X) en al menos un factor de diez.

13. Medio legible por ordenador no transitorio que comprende instrucciones de software que cuando se ejecutan en un ordenador, provocan la ejecución de un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacionesprecedentes.

14. Un sistema (100) para medir una propiedad de muestra (X) mediante un circuito (10) fotónico, el sistema (100) comprende

- un interrogador (21, 22) óptico configurado para aplicar luz de entrada (Li) en el circuito (10) fotónico y medir la luz de salida (Lo) fuera del circuito (10) fotónico;

- el circuito (10) fotónico comprende al menos dos sensores (11, 12) fotónicos; en el que los sensores (11, 12) fotónicos están configurados para modular interferométricamente la luz de salida (Lo) con respecto a la luz de entrada (Li) de acuerdo con una señal de salida respectiva (S1, S2); en la que los respectivos valores de señal (V1, V2) de las respectivas señales de salida (S1, S2) se repiten periódicamente en función de una longitud de onda (X,) de la luz de entrada (Li) de acuerdo con un intervalo de longitud de onda respectivo (A1, A2); en la que una longitud de onda (Xa, Xb) en la que ocurren los valores de la señal recurrente (V1, V2), cambia de acuerdo con un cambio de longitud de onda respectivo (AX1, AX2) en función del cambio (AX) en la propiedad de muestra (X) que debe medirse mediante un cambio correspondiente del índice de refracción efectivo para la luz a través de al menos una parte de los sensores (11, 12) fotónicos; en el que un rango relativo de un sensor (11,12) fotónico respectivo para la propiedad de la muestra (X) se define por un cociente respectivo (A1/AX1, A2/AX2) del intervalo de longitud de onda respectivo (A1, A2) sobre el respectivo cambio de longitud de onda (AX1, AX2) para un cambio (AX) en la propiedad de la muestra (X); en la que al menos dos sensores (11, 12) fotónicos comprenden un sensor (11) de rango bajo que proporciona una primera señal de salida (S1) y un sensor (12) de rango alto que proporciona una segunda señal de salida (S2), en la queel sensor (12) de rango alto tiene un rango relativo más alto para la propiedad de la muestra (X) que el sensor (11) de rango bajo;

- un controlador (30) configurado para calcular la propiedad de la muestra (X) combinando las señales de salida (S1, S2) de los al menos dos sensores (11,12) fotónicos, en el que la segunda señal de salida (S2) del sensor (12) de rango alto se utiliza para distinguir entre valores de señal recurrentes (V1) en la primera señal de salida (S1) del sensor (11) de rango bajo

caracterizado porque los sensores (11, 12) fotónicos comprenden una combinación de un interferómetro de trayectoria múltiple y un resonador de anillo, en el que el interferómetro de trayectoria múltiple forma el sensor (12) de rango alto y el resonador de anillo forma el sensor (11) de rango bajo.