JP2008500536A - 寄生反射を低減する光呼掛け装置および寄生反射を除去する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a)光源を含む光学検出装置を提供するステップと、
b)光学検出装置によって提供される偏光ビームを反射することができる少なくとも1つの回折格子結合導波路を備えたセンサを提供するステップと、
c)偏光ビームを回折格子結合導波路に導入するステップと、
d)光アイソレータを光学検出装置内の光路に配置し、(i)センサの第1の表面から生成されるフレネル反射および/または(ii)回折格子結合導波路の幾何的反射を除去するステップと、を含む。
光呼掛け装置は、センサによって生成される寄生反射を除去するために光アイソレータをさらに備える。一部の実施形態によれば、光アイソレータは、偏光子および、(i)波長板または(ii)ファラデー回転子のいずれか、を備えてもよい。
光学(波長)呼掛け装置の一実施例が、図7に示されている。図7の光呼掛け装置10は、光センサ20および光学検出装置30を備える。光センサ20は、生物検体または化学検体を検知領域に供給するように設計されたマクロまたはマイクロのいずれかの流体通路を備える空気流体供給装置を備えていてもよい。光センサ20は、光場検知領域を有してもよく、基板および生物学的反応層または化学物質反応層を備えてもよい。たとえば、基板は、所望の表面化学反応による材料の1つ以上のコーティングまたは層を用いて改変されることができ、それによって、上記の生物学的反応層または化学物質反応層の安定的な固定化を強化する。この実施例において、波長呼掛け装置10の光センサ20は、マイクロプレートまたは基板102と、マイクロプレートまたは基板102の上に位置する少なくとも1つのGCW104と、を備える。
図10は、角度呼掛けを利用する本発明の光呼掛け装置の実施例を概略的に示している。この光呼掛け装置は、単色光源110を利用する。入力ファイバは、単色光源110に接続され、発散光ビームをコリメートレンズ108に提供する。コリメートレンズ108は、平行光線化された光ビームを光学素子112に向かって送り出し、光アイソレータ105を通過する。光ビームは次に、大きな角度の収束角θ1で集束レンズ108aによって、GCW104の回折格子に集束される。集束ビームの収束角は、レンズ108aの有効口径およびその焦点距離の関数である。光アイソレータ105は、基板/マイクロプレート102およびGCW104からの寄生反射を最小限に抑えるか、または除去する。
実施例1
本発明の上述の実施形態(図7および図10に示される)は、光アイソレータ105を利用する。光アイソレータ105は、入力ビーム(GCWにおける入射)と集光される出力ビーム(GCWによって反射)との間の任意の空間間隔または角度間隔を必要とすることなく、寄生反射を除去する。さらに具体的に言えば、図7および図10は、波長検知光呼掛け装置(図7)または角度呼掛けを利用する光呼掛け装置(図8)におけるアイソレータ105の1つの具体的な実装例を示している。光呼掛け装置のこのような2つの実施形態において、光アイソレータ105は、偏光感知アイソレータである。
アイソレータ105の別の実施例が、図12に概略的に示されている。この実施例のアイソレータ105は、偏光子120およびファラデー回転子125を備える。(GCWに向かって伝搬する)入射光ビームが偏光子120を通過するとき、直線偏光となる。光ビームがファラデー回転子125を通過した後、その偏光は依然として直線偏光であるが、伝搬光の偏光ベクトル126は45°回転される。反射後、すべての寄生反射に関連する光の偏光配向(偏光ベクトル)は、この光が再びファラデー回転子を通るように伝搬されるまで変化しない。ファラデー回転子は、光の偏光軸を45°再び回転する。ここでこの光の偏光軸が偏光子120の軸122に対して90°回転されるため、寄生反射が偏光子120によって除去される。
この具体的な光アイソレータ(図14)は、実施例1の光アイソレータに類似している。しかし、アイソレータ105の偏光子120は、複屈折ビーム変位偏光材料、たとえばYVO4、石英または大きな複屈折率Δnを呈する任意の他の材料から構成され、入射ビームを2つの異なる(直線)偏光入力ビーム成分に分割する。1つのビームではなく、2つの入力光ビームを有することにより、少なくとも2つのGCW104を同時に呼掛けることが可能である。これは、図14に概略的に示されている。図14は、非偏光ビーム入力A’が偏光子120によって2つのビームB1およびB2に分割されることを示している。入力光ビームB1およびB2は、互いに垂直である直線偏光を有し、波長板121を交差した後で円偏光となる。2つのGCW104は、(たとえば、わずかに異なる厚さのために)わずかに異なる実効屈折率を有する。その結果、結合され、わずかに異なる共鳴波長によって特徴付けられる光C1およびC2を反射する。したがって、(2つの光ビームがGCWによって反射され、偏光子120を再び通過することによって結合された後、)反射光は、2つの異なる材料の存在に関して、同時に呼掛けることができる。
本発明の別の実施形態によるこの光アイソレータが、図15に示されている。この実施形態は、2つのウォラストンプリズムW1、W2およびウォラストンプリズムW2とセンサ20との間に位置する四分の一波長板121を利用する。第1のウォラストンプリズムW1を光ビームに導入することによって、異なる方向に伝搬する直交偏光を有する2つの発散光ビームを得る。図15に示されているように、2つの光ビームが同一の第2のウォラストンプリズムW2を通過するときに、2つの伝搬光ビームは再び平行となり、空間的に分離される。ビーム間の距離は、プリズムの角度、それらの間の距離の関数である。2つのプリズムW1、W2の一方がその光軸を中心にして回転される場合には、他方の光ビームに対して一方の光ビームの配向を変化させることが可能である。共鳴波長は入射角の関数であることから、一方のプリズムの回転の影響は他方の光路に対する一方の光路のスペクトルをシフトさせることである。したがって、参照回折格子および測定回折格子が同一であっても、プリズムの回転により、互いにスペクトルをシフトさせることが可能であり、その結果、参照チャネルおよび測定チャネルから共鳴波長を分離することができる。
Claims (10)
- (i)生物学的物質、生化学物質および/または化学物質を固定化することができる光センサおよび
(ii)前記光センサによって持ち込まれる寄生反射を除去する光アイソレータ、
を備えることを特徴とする光呼掛け装置。 - 生物剤、生化学製剤または化学薬剤を検出するための無標識光呼掛け装置であって、1)生物学的物質、生化学物質または化学物質を固定化することができる検知領域を有する表面を有するGCWを備える光センサと、2)前記検知領域を監視するための光学検出装置であって、光源、光供給装置および検出機器を備える前記光学検出装置とを備えた光呼掛け装置において、前記光センサによって生成された寄生反射を除去する光アイソレータをさらに備えることを特徴とする無標識光呼掛け装置。
- 前記光アイソレータは、偏光子および、(i)波長板または(ii)ファラデー回転子のいずれか、を備えることを特徴とする請求項2に記載の無標識光呼掛け装置。
- 前記光アイソレータは、少なくとも1対のウォラストンプリズムを備えることを特徴とする請求項2に記載の無標識光呼掛け装置。
- 前記光アイソレータは、前記光ビームを分離して2つの光ビームを生成することを特徴とする請求項2に記載の無標識光呼掛け装置。
- 前記2つの光ビームは、平行光線化された光ビームであることを特徴とする請求項5に記載の無標識光呼掛け装置。
- GCWに基づく光呼掛け装置において寄生反射を除去する方法であって、
a)光源を含む光学検出装置を提供するステップと、
b)前記光学検出装置によって提供される偏光ビームを反射することができる少なくとも1つの回折格子結合導波路を備えたセンサを提供するステップと、
c)偏光ビームを前記回折格子結合導波路に導入するステップと、
d)光アイソレータを前記光学検出装置内の光路に配置し、(i)前記センサの第1の表面から生成されるフレネル反射および/または(ii)前記回折格子結合導波路の幾何的反射を除去するステップと
を含むことを特徴とする方法。 - 前記光呼掛け装置は、前記センサによって反射された光の共鳴波長または共鳴角を測定することを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記光ビームを2つのビームに分離するステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 前記光アイソレータは、
1)偏光子および、(i)波長板または(ii)ファラデー回転子のいずれか、を備え、かつ
2)非直線偏光を前記センサに送り込む、
ことを特徴とする請求項7に記載の方法。
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