JP2024520152A - 光学センサチップ及び光学センシングシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、光学センサチップと光学センシングシステムを提供し、本発明の光学センサチップは、ボトムクラッド層と、ボトムクラッド層上に積載されたトップクラッド層と、光導波路コアとを含み、光導波路コアは、トップクラッド層とボトムクラッド層との間に設置され、トップクラッド層に測定すべきサンプルを収容するための中空部が設けられ、一部の光導波路コアは、中空部によって露出し、光導波路コアは、第１の偏光回転器と第１の偏光分離器とを含み、第１の偏光分離器は、１つの入力ポートと、偏光を出力するための２つの出力ポートとを含み、第１の偏光回転器に第１の端部と第２の端部が設けられ、第１の偏光回転器の第２の端部は、第１の偏光分離器の入力ポートに連通し、第１の偏光回転器の寸法は、第１の端部から第２の端部に向かう方向に沿って徐々に大きくなる。本発明の光学センサチップは、必要に応じて異なる大きさの設計を行うことができ、大きい体積を設定する必要がなく、使用しやすく、チューナブルレーザを用いる必要がなく、コストが低い。

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０２１年１０月２７日に提出された出願番号が２０２１１１２５５４０２２の中国特許出願の優先権を主張している。上記出願の内容は、参照として本明細書に取り込まれる。

本発明は、光学センサの技術分野に関し、特に、光学センサチップ及び光学センシングシステムに関する。

光学センサ及び計器は、光学原理に基づいて測定され、光学センサは、主に光学イメージセンサ、光学測定センサ、光学マウスセンサ、反射型光学センサ、光学バイオセンサ等を有する。

光学バイオセンシング技術は、主に表面プラズモン共鳴（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｌａｓｍｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、ＳＰＲ）技術と集積シリコンフォトニクス技術とを含む。ＳＰＲ方法は、レーザと、金表面に接続されるプリズムと、検出器とを含むシステムを用いる。ＳＰＲにおいて、テストタンパク質を金表面に固定し、標識化されていないクエリータンパク質を添加し、プローブと固定タンパク質との結合による光反射角度変化を測定し、分析物の存在をリアルタイムに特徴づける。ＳＰＲシステムが相対的に大きく、実験室での実験又は大型機器によく用いられる。集積シリコンフォトニクスバイオセンサでは、通常、バイオセンサと分析物（例えば抗体とウイルス）を含む液体とを結合し、分析物とバイオセンサとが相互に作用し、屈折率の変化を引き起こすことによって検出が行われる。

既存のシリコンフォトニクスバイオセンサの体系構造は、その物理的伝達原理に基づいて複数のタイプに分けることができる。第１のタイプは、干渉計構造、例えばマッハツェンダ干渉計に基づく。第２のタイプは、環状共振器、マイクロキャビティ、フォトニック結晶、ブラッググレーティング等を含む共振器構造に基づく。これらの２つの構造を有するシリコンフォトニクスバイオセンサに対して、波長シフト測定によって屈折率変化を検出する。具体的には、チューナブルレーザを走査することによってスペクトル測定を繰り返し、そしてこれらのスペクトルに対して曲線フィッティングを行って、ピーク値を抽出して該ピーク値の時間的変化をトラッキングする。これによって、分析物と導波路表面との結合に関する情報を取得することができる。

例えば、センシングシステムは、環状共振器付きのシリコンフォトニクスチップと外付けチューナブルレーザで構成され、スペクトルを測定することによって生体分子と環状共振器との相互作用を検出する。チューナブルレーザのニーズは、シリコンフォトニクスバイオセンシング解決案のコストを増加させ、システムの体積も増大させる。これらのセンサの感度は、スペクトル変位をトップクラッド層指数変化で割ったものとして定義することができる。検出極限は、我々が測定できる最小の屈折率変化として定義でき、これは、チューナブルレーザが高いチューニング分解能と精度を有することを必要とする。チューニング分解能が高いほど、チューナブルレーザは、コストが高くなり、商用や大規模な普及には不便になる。

本発明の目的は、チューナブルレーザへの依存から逃れ、センシングシステムの体積が巨大で、使用しやすく、コストが高いという問題を改善するための光学センサチップ及び光学センシングシステムを提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明は、ボトムクラッド層と、前記ボトムクラッド層上に積載されたトップクラッド層と、光導波路コアとを含む光学センサチップを提供し、前記光導波路コアは、前記トップクラッド層と前記ボトムクラッド層との間に設置され、前記トップクラッド層に測定すべきサンプルを収容するための中空部が設けられ、一部の前記光導波路コアは、前記中空部によって露出し、前記光導波路コアは、第１の偏光回転器と第１の偏光分離器とを含み、前記第１の偏光分離器は、１つの入力ポートと、いずれも偏光を出力するためのスルーポートと結合ポートとを含む２つの出力ポートとを含み、前記第１の偏光回転器は、前記第１の偏光分離器と同一直線上に設置され、前記第１の偏光回転器に第１の端部と第２の端部が設けられ、前記第１の偏光回転器の第２の端部は、前記第１の偏光分離器の入力ポートに連通し、前記第１の偏光回転器の寸法は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かう方向に沿って徐々に大きくなる。

本発明の光学センサチップの有益な効果は、前記光導波路コアを前記トップクラッド層と前記ボトムクラッド層との間に設置し、前記トップクラッド層に中空部を設置することにより、前記光学センサチップに測定すべきサンプルを放置し、前記測定すべきサンプルと前記光導波路コアが接触して相互に作用することができるようにし、前記光導波路コアの第１の端部に光を入力し、前記光導波路コアによって光子の運動を導き、前記光導波路コアの寸法は、第１の端部から第２の端部まで徐々に大きくなり、前記測定すべきサンプルとクラッド層の屈折率差の作用で、前記光導波路コアの前記第１の偏光回転器内の光子が偏光回転を生じ、前記第１の偏光回転器の第２の端部によって前記第１の偏光分離器の入力ポートに結合されるようにし、偏光回転後の光子を前記第１の偏光分離器に入力し、前記第１の偏光分離器の前記２つの出力ポートによって光子を出力し、前記２つの出力ポートは、スルーポートと結合ポートとを含み、偏光は、横磁場ＴＭ偏光と横電界ＴＥ偏光とを含み、大部分の横磁場ＴＭ偏光は、前記スルーポートによって出力され、小部分の横電界ＴＥ偏光は、前記スルーポートによって出力され、大部分の横電界ＴＥ偏光は、前記結合ポートによって出力され、小部分の横磁場ＴＭ偏光は、前記結合ポートによって出力され、前記スルーポートと前記結合ポートによって出力された横電界ＴＥ偏光と横磁場ＴＭ偏光の強弱度合いの違いに基づき、さらに前記測定すべきサンプルの特性を検出することができ、結果分析を行いやすいことにある。このことから、本発明の光学センサチップの作動原理は、光偏光の回転と分離に基づいており、既存の干渉計構造と共振器構造に基づく光子センサと異なり、チューナブルレーザを用いる必要がなく、コストが低く、本出願の光学センサチップは、必要に応じて異なる大きさの設計を行うことができ、大きい体積を設定する必要がなく、寸法が非常に小さいチップに設計することができ、使用しやすい。

一実行可能な実施例では、前記光導波路コアは、第２の偏光回転器と第２の偏光分離器とをさらに含み、前記第２の偏光分離器、前記第２の偏光回転器は、いずれも前記第１の偏光回転器と同一直線上に設置され、前記第２の偏光回転器は、前記第２の偏光分離器と前記第１の偏光回転器との間にせされ、前記第２の偏光分離器は、スルー入力ポートと結合入力ポートとを含む２つの入力ポートと、１つの出力ポートとを含み、前記第２の偏光分離器の出力ポートは、前記第２の偏光回転器の入力ポートに連通し、前記第２の偏光回転器の出力ポートは、前記第１の偏光回転器の入力ポートに連通し、前記第２の偏光分離器の結合入力ポートは、入力された横電界ＴＥ偏光を前記第２の偏光回転器に伝送するために用いられ、前記第２の偏光回転器は、前記横電界ＴＥ偏光を横磁場ＴＭ偏光に変換するために用いられ、前記第２の偏光分離器の出力ポートは、横磁場ＴＭ偏光を前記第１の偏光回転器に入力するために用いられる。その有益な効果は、第１の偏光回転器の入力ポートは、横磁場ＴＭ偏光の入力のみを受信することができるが、通常に用いられる既存の光源は、通常横電界ＴＥ偏光を出力するため、前記第２の偏光分離器を設置するとともに、２つの入力ポートと１つの出力ポートを設置することによって、前記第２の偏光分離器の出力ポートは、前記第１の偏光回転器の入力ポートに連通し、横電界ＴＥ偏光を前記第２の偏光分離器の結合入力ポートによって入力し、入力された横電界ＴＥ偏光を前記第２の偏光分離器によって横磁場ＴＭ偏光に変換し、そして前記第１の偏光回転器内に入力することができるようにし、実際に使用しやすいことにある。一実行可能な実施例では、前記第１の偏光回転器の構造形状は、テーパ形状又はくさび形状である。その有益な効果は、このように設置することにより、光子が前記第１の偏光回転器内に前記測定すべきサンプルとクラッド層との屈折差の作用で偏光回転を生じるようにすることができることにある。

一実行可能な実施例では、前記光導波路コアは、空間的に螺旋状に設置されるか、又は折り畳み状に設置される。その有益な効果は、このように設置することにより、構造をよりコンパクトにし、光波と分析物との間の局所相互作用を補強することができることにある。

一実行可能な実施例では、第１の偏光分離器は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含み、第２の偏光分離器は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含む。その有益な効果は、前記第１の偏光分離器と前記第２の偏光分離器を方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つとして設置し、柔軟に使用しやすいことにある。

一実行可能な実施例では、前記光導波路コアは、シリコン、窒化シリコン、シリカ、アルミナ、ニオブ酸リチウムとIII－Ｖ材料のうちの少なくとも１つを含むものから作製される。その有益な効果は、このようにして、前記ボトムクラッド層と前記トップクラッド層が複数の材料によって作製することができ、製造の難易度を低減させることにある。

一実行可能な実施例では、前記光導波路コアは、サブ波長構造から作製される。その有益な効果は、このように設置すれば、局所センシングがさらに改善され、光と分析物との間の相互作用が増加することにある。

一実行可能な実施例では、前記光導波路コアは、複数設置され、各前記光導波路コアは、いずれも前記トップクラッド層と前記ボトムクラッド層との間に設置される。その有益な効果は、複数の前記光導波路コアを設置することにより、前記複数の光導波路コアによって同時に異なる検出を行うことができることにある。

一実行可能な実施例では、前記光学センサチップは、生物センシング、気体センシング、温度センシング、湿度センシング、臭気センシング、化学センシング、水質モニタリングと温室モニタリングのうちの少なくとも１つに応用される。その有益な効果は、異なる測定すべきサンプルが異なる特性を生じることに基づき、クラッド層の設置と結合すると、様々な異なる屈折率が発生し、様々な検出結果を取得することができ、本出願の光学センサチップが生物、気体、温度、湿度、化学、臭気、水質、温室等の検出を行うことができることにある。

本発明は、光源と、第１の光検出器と、第２の光検出器と、電源と、コントローラと、ディスプレイと、フローコントローラと、上記いずれか１つの実行可能な実施例に記載の光学センサチップを含む光学センシングシステムをさらに提供し、前記光源は、光を前記光学センサチップの一端に入力するために用いられ、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光学センサチップの他端に設置され、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光学センサチップの２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するために用いられ、前記ディスプレイは、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器にそれぞれ電気的に接続され、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光電信号を前記ディスプレイに搬送し、前記ディスプレイは、前記光電信号を受信して表示し、前記フローコントローラに出力インターフェースと入力インターフェースが設けられ、前記出力インターフェースと前記入力インターフェースは、いずれも前記光導波路コアの前記中空部に連通し、前記フローコントローラは、前記測定すべき生物サンプルを搬送するために用いられ、前記フローコントローラは、前記測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって前記中空部に搬送し、前記中空部の測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって回収するために用いられ、前記コントローラは、前記光源、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記フローコントローラにそれぞれ電気的に接続され、前記コントローラは、前記光源、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記フローコントローラの開閉をそれぞれ制御するために用いられる。

本発明の光学センシングシステムの有益な効果は、光線又は光子を前記光源によって前記光学センサチップに入力し、前記バイオセンサによって出力されたＴＥ偏光とＴＭ偏光を前記第１の光検出器と前記第２の光検出器によって検出し、前記ディスプレイ９によって観察を行うとともに、フローコントローラを設置し、入力インターフェースと出力インターフェースによって前記中空箇所に連通し、異なる測定すべき生物サンプルをフローコントローラ内に加え、前記コントローラの制御で絶えずに検出を行うことができ、効率が高く、検出構造が直感的で、使用しやすいことにある。

一実行可能な実施例では、前記光源、前記第１の光検出器又は第２の光検出器のうちの少なくとも１つは、前記光学センサチップに集積して設置される。その有益な効果は、前記光源、前記第１の光検出器又は第２の光検出器のうちの少なくとも１つを前記光学センサチップに集積して設置し、センシングシステム全体の体積を減少することができ、パッケージングコストを低減させ、光源、第１の光検出器又は第２の光検出器の取り付け誤差による構造への影響を低減させることにある。

一実行可能な実施例では、前記光源は、固定波長光源又は広帯域光源であり、前記光源は、分布帰還型レーザ、垂直共振器面発光レーザ、スーパールミネッセントダイオードと発光ダイオードのうちのいずれか１つである。前記光源の波長範囲は、可視光、Ｏバンド光、Ｃバンド光と中赤外光のうちのいずれか１つを含む。その有益な効果は、このように設置すれば実際に使用する時に光源を柔軟に選択しやすいことにある。

一実行可能な実施例では、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記光学センサチップは、いずれもＮ（Ｎが正整数である）個設置され、前記光学センシングシステムは、光スプリッタをさらに含み、前記光スプリッタは、前記光源と前記光学センサチップとの間に設置され、前記光スプリッタは、前記光源によって入力された光をＮ部のサブ光源に分け、各部の前記サブ光源を各前記光学センサチップにそれぞれ伝送するために用いられ、各前記第１の光検出器と各前記第２の光検出器は、各前記光学センサチップにそれぞれ対応して設置され、各前記第１の光検出器と各前記第２の光検出器は、各前記光学センサチップの２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するためにそれぞれ用いられる。その有益な効果は、前記光スプリッタを設置することによって、１つの光源からの光を複数の通路に分けることができ、同時に複数のテストを行いやすいことにある。

（ａ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの立体構造概略図であり,（ｂ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの平面構造概略図であり、（ｃ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの側面構造概略図である。 図１における光学センサチップが異なる屈折率分析物を検出する時に偏光回転と偏光分離の概略図である。 （ａ）は、図１におけるスルーポートと結合ポートでのＴＭ００とＴＥ００モードの正規化伝送電力がそれぞれトップクラッド層の屈折率の関数としてシミュレーションした結果の概略図であり、（ｂ）は、図１におけるトップクラッド層の屈折率の関数のスルーポートと結合ポートでの正規化伝送総電力の概略図であり、（ｃ）は、図１におけるスルーポートと結合ポートの総伝送電力比の概略図である。 図１における光学センサチップに異なる測定すべきサンプルが設置されて異なる屈折率にある場合でのスルーポートのスペクトルシミュレーション結果の概略図である。 本発明の別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。 本発明のまた別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。 本発明のさらに別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。 本発明のさらに別の実施例における第１の偏光回転器の構造概略図である。 本発明のさらに他の実施例における第１の偏光回転器の構造概略図である。 本発明の一実施例における光学センシングシステムの構造ブロック図である。 本発明のまた別の実施例における光スプリッタと光学センサチップの構造概略図である。 本発明のさらに別の実施例における光スプリッタと光学センサチップとが集積される構造概略図である。

本発明の目的、技術案、及び利点をより明確にするために、以下、本発明の図面を結び付けながら、本発明の実施例における技術案を明確に、完全に説明する。説明される実施例は、本発明の実施例の一部に過ぎず、すべての実施例ではないことは明らかである。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。特に定義されない限り、ここで使用される技術用語又は科学用語は、当業者が理解する通常の意味である。本明細書に使用される「含む」などの類似する語は、当該語の前に出現した素子や物が当該語の後に挙げられる素子や物、及びそれらの均等物を含むことを意味するが、その他の素子や物を排除するものではない。

従来の技術に存在する問題に対して、本発明の実施例は、光学センサチップ及び光学センシングシステムを提供する。

図１における（ａ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの立体構造概略図である。図１における（ｂ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。図１における（ｃ）は、本発明の一実施例における光学センサチップの側面構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１を参照すると、光学センサチップは、ボトムクラッド層１と、前記ボトムクラッド層１上に積載されたトップクラッド層２と、光導波路コア３とを含み、前記光導波路コア３は、前記トップクラッド層２と前記ボトムクラッド層１との間に設置され、前記トップクラッド層２に測定すべきサンプルを収容するための中空部が設けられ、一部の前記光導波路コア３は、前記中空部によって露出し、前記光導波路コア３は、第１の偏光回転器３０１と第１の偏光分離器４とを含み、前記第１の偏光分離器４は、１つの入力ポートと、いずれも偏光を出力するためのスルーポート４０１と結合ポート４０２とを含む２つの出力ポートとを含み、前記第１の偏光回転器３０１は、前記第１の偏光分離器４と同一直線上に設置され、前記第１の偏光回転器３０１に第１の端部と第２の端部が設けられ、前記第１の偏光回転器の第２の端部は、前記第１の偏光分離器の入力ポートに連通し、前記第１の偏光回転器３０１の寸法は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かう方向に沿って徐々に大きくなる。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記ボトムクラッド層１は、水平に設置され、前記光導波路コア３は、前記ボトムクラッド層１の上側に左右方向に水平に設置され、前記トップクラッド層２は、前記ボトムクラッド層１の上側に水平に設置され、前記トップクラッド層２は、前記光導波路コア３上に被覆し、前記トップクラッド層２の中間に矩形の中空部が設けられ、前記中空部の長さは、前記光導波路コア３の長さよりも小さく、前記光導波路コア３の両端は、前記トップクラッド層２と前記ボトムクラッド層１との間に位置し、前記光導波路コア３は、第１の偏光回転器３０１と第１の偏光分離器４とを含み、前記第１の偏光回転器３０１は、第１の端部から第２の端部まで徐々に大きくなり、すなわち前記第１の偏光回転器３の断面積は、左から右までの方向に沿って段階的に大きくなり、前記光導波路コア３は、シリコンと窒化シリコンを含むがそれらに限らない複数の材料から作製されることができ、前記第１の偏光分離器４は、前記第１の偏光回転器３０１の右側に設置され、前記第１の偏光分離器４の入力ポートは、前記光導波路コア３の右側端に結合され、前記第１の偏光分離器４が前記光導波路コア３内の偏光を受信することができるようにし、前記第１の偏光分離器４の２つの出力ポートは、それぞれスルーポート４０１と結合ポート４０２であり、前記スルーポート４０１は、左から右まで徐々に小さくなり、前記結合ポート４０２は、弧状に設定され、通常の場合に、前記第１の偏光分離器の出力ポートによって出力された偏光は、横磁場ＴＭ偏光と横電界ＴＥ偏光とを含み、前記スルーポート４０１は、前記第１の偏光回転器３０１によって出力された光のうちの大部分の横磁場ＴＭ偏光と小部分の横電界ＴＥ偏光を分離して出力することができ、すなわち前記スルーポート４０１は、主に横磁場ＴＭ偏光を出力し、前記結合ポート４０２は、前記第１の偏光回転器３０１によって出力された光のうちの大部分の横電界ＴＥ偏光と小部分の横磁場ＴＭ偏光を分離して出力することができ、すなわち前記結合ポート４０２は、主に横電界ＴＥ偏光を出力する。ＴＥ波：伝播方向に磁界成分があるが電界成分がなく、横電波と呼ばれ、ＴＭ波：伝播方向に電界成分があるが磁界成分がなく、横磁波と呼ばれる。

使用時に、測定すべき分析物を前記中空箇所に加え、前記分析物が前記光導波路コア３の外側壁と十分に接触することができるようにし、具体的には、第１の偏光回転器３０１の外側壁と十分に接触し、通常の場合に、前記トップクラッド層２と前記ボトムクラッド層１は、シリコン材料から作製され、光を前記光導波路コア３の左側に入力し、光子は、前記光導波路コア３に沿って右へ伝播し、前記中空箇所を通過する時、前記待分析物の流体とクラッド層との屈折率が異なって伝播の垂直対称性を破壊するため、さらに前記中空箇所の光導波路コア３内の光の偏光回転を動かし、具体的には、第１の端部から入力された光は、基本ＴＭ（ＴＭ００）モードにあり、前記中空箇所を通過した後、出力された光は、ＴＥ０１モードに完全に又は部分的に変換され、基本ＴＥ（ＴＥ００）モードとして結合ポート４０２に出力され、完全に変換されていない残りのＴＭ００は、依然として基本ＴＭモードでスルーポート４０１に出力され、すなわち偏光が発生する光は、前記第１の偏光回転器３０１に伴って前記第１の偏光分離器４に右へ運動し続け、前記スルーポート４０１と前記結合ポート４０２は、前記第１の偏光回転器３０１によって出力された光のうちのＴＭ偏光とＴＥ偏光をそれぞれ分離して出力し、出力されたＴＭ偏光とＴＥ偏光に基づいて前記測定すべき分析物の材料情報又は生物／化学ターゲット濃度の情報を追跡することができる。

なお、偏光回転は、中空箇所のトップクラッド層２と、ボトムクラッド層１と、測定すべきサンプルとの屈折率の差異によるものであり、通常トップクラッド層２とボトムクラッド層１の作製材料を同じ材料にし、このように偏光回転は、中空箇所の測定すべき分析物とクラッド層との屈折率の差異によるものであり、測定すべきサンプルの生物、材料、成分、温度、状態等の情報をより正確に反応することができる。

本出願の光学センサチップは、偏光回転と分離メカニズムに基づき、既存の干渉計と共振器構造による波長シフトの測定と異なり、チューナブルレーザへのニーズと依存を排除し、コストが低い。

該光学センサチップを正常に運行させるために、第１のポートによって入力された光の偏光を基本ＴＭ（ＴＭ００）として設計し、該モードのエバネッセント場は、トップクラッド層２とボトムクラッド層１に垂直に延び、該モードが前記光導波路コア３に沿って前記中空箇所に伝播する時、該モードのエバネッセント場は、トップクラッド層２における物質と相互に作用し、中空箇所に異なる濃度の生物又は化学ターゲットが充填される時、屈折率が異なり、光学モードの有効屈折率が変化することを招く。

また、前記中空部は、他の任意の形状として設置されてもよく、前記分析物が前記光導波路コア３と接触できることを確保すればよい。

図２は、図１における光学センサチップが異なる屈折率分析物を検出する時に偏光回転と偏光分離の概略図である。

中空箇所には一定の屈折率がある場合、ＴＭモードは、異なる程度でＴＥモードに変換することができ、屈折率は、ｎｃｌａｄで示され、図２における（ａ）のシミュレーションモード遷移平面図を参照すると、中空箇所に空気が充満した場合、ｎｃｌａｄ＝１、光は、結合ポート４０２にＴＥ００モードで出射し、スルーポート４０１でＴＭ光が実質的に出射されない。図２における（ｂ）－（ｆ）のシミュレーションモード遷移平面図を参照すると、水（屈折率が約１．３３）又は任意の他の生物又は化学ターゲット（屈折率が異なる）が中空箇所に加えられると、ＴＭ００からＴＥ０１までの回転が不完全であり、すなわち結合ポート４０２での一部の光は、ＴＥ００モードで出力し、スルーポート４０１での他の一部の光は、依然としてＴＭ００モードで出力し、図２に示すように、中空箇所に加えられる物質の屈折率の増加に伴って、より多くの光は、スルーポート４０１に存在し、少ない光は、結合ポート４０２に存在する。

また、使用時に、トップクラッド層２に測定すべき物が加えられていない場合に、ＴＭ００モードからＴＥ０１モードに完全に回転するように、中空箇所の長さを適切に選択することができる。

なお、上記図２における（ａ）－（ｆ）が例としてのみ示したｎｃｌａｄは、１から１．５までの変化範囲であり、実際に使用する時に、加えられた測定すべきサンプルによって、屈折率の値は、任意の値であってもよい。

図３における（ａ）は、図１におけるスルーポートと結合ポートでのＴＭ００とＴＥ００モードの正規化伝送電力がそれぞれトップクラッド層の屈折率の関数としてシミュレーションした結果の概略図である。図３における（ｂ）は、図１におけるトップクラッド層の屈折率の関数のスルーポートと結合ポートでの正規化伝送総電力の概略図である。図３における（ｃ）は、図１におけるスルーポートと結合ポートの総伝送電力比の概略図である。図３におけるマーク：トップクラッド層２屈折率（Ｔｏｐ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｎｄｅｘ）、伝送電力（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｗｅｒ）、スルーポート４０１（Ｂａｒ）、結合ポート４０２（Ｃｒｏｓｓ）、伝送電力比（Ｒａｔｉｏ ｏｆ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｗｅｒ）、総電力すなわちＴＭ００とＴＥ００モードの電力との和、伝送電力の比は、ｄＢを単位として、図１と図３を参照すると、トップクラッド層２での物質の屈折率が変化する時、伝送電力比は、広い範囲内で変化し、例えば、屈折率が１から１．６５になる場合に、比は、－２４ｄＢから＋２４ｄＢになることが分かる。キャリブレーションを行うことによって、測定された比率を光学センサチップの中空箇所に加えられたテストサンプルの屈折率に変換し、さらにテストサンプルの特性を推定することができる。

図４は、図１における光学センサチップに異なる測定すべきサンプルが設置されて異なる屈折率にある場合でのスルーポートのスペクトルシミュレーション結果の概略図である
図４を参照すると、設計最適化によって、センサが広い波長範囲内で正常に作動でき、つまり、光の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の変化に伴って、伝送電力が基本的に変化しないことが分かり、さらに、本出願の光学センサチップに使用可能な光のスペクトル範囲が広く、伝送電力の光に対する依存性が低いことが分かる。

また、図１と図４を参照すると、ピーク値伝送電力は、１００％ではなく、９０％であることが分かる。これは、中空箇所の境界の空気／酸化シリコン界面で、クラッド層の屈折率が急激に変化すると、余分な光損失が生じるためである。センサ領域のトップクラッド層の屈折率が異なり、界面での屈折率のコントラストが異なると、異なる損失をもたらす。しかしながら、このような余分な光損失は、検出結果に影響を与えず、センシング信号は、２つの出力ポートのうちの各ポートの絶対電力を検出することによって取得されるのではなく、スルーポート４０１と結合ポート４０２との信号の間の損失差を検出することによって取得されるためである。損失は、スルーポート４０１と結合ポート４０２との間の電力分配の前に発生するため、スルーポート４０１と結合ポート４０２との損失量は同じである。

また、なんらかの場合、なんらかの波長範囲内の水吸収は、既存のフォトニクスバイオセンサの性能に影響を与える恐れがあるが、本出願の光学センサチップは、スルーポート４０１と結合ポート４０２の信号との間の損失差を抽出することによって、吸水による損失を相殺することができる。そのため、本出願のフォトニクスバイオセンサは、吸水問題に対してロバスト性を有する。

図５は、本発明の別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図５を参照すると、前記光導波路コア３は、第２の偏光回転器３０２と第２の偏光分離器５とをさらに含み、前記第２の偏光分離器５、前記第２の偏光回転器３０２は、いずれも前記第１の偏光回転器３０１と同一直線上に設置され、前記第２の偏光回転器３０２は、前記第２の偏光分離器５と前記第１の偏光回転器３０１との間に設けられ、前記第２の偏光分離器５は、スルー入力ポート５０１と結合入力ポート５０２とを含む２つの入力ポートと、１つの出力ポートとを含み、前記第２の偏光分離器５の出力ポートは、前記第２の偏光回転器３０２の入力ポートに連通し、前記第２の偏光回転器３０２の出力ポートは、前記第１の偏光回転器３０１の入力ポートに連通し、前記第２の偏光分離器５の結合入力ポート５０２は、入力された横電界ＴＥ偏光を前記第２の偏光回転器３０２に伝送するために用いられ、前記第２の偏光回転器３０２は、前記横電界ＴＥ偏光を横磁場ＴＭ偏光に変換するために用いられ、前記第２の偏光分離器５の出力ポートは、横磁場ＴＭ偏光を前記第１の偏光回転器３０１に入力するために用いられる。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記第２の偏光分離器５は、前記第１の偏光分離器４と同じ構造であり、左右対称に設置され、第２の偏光回転器３０２は、前記第２の偏光分離器５と第１の偏光回転器３０１との間に設置され、前記第２の偏光分離器５は、前記第２の偏光回転器３０２の左側端に結合して設置され、前記第２の偏光回転器３０２の右側端は、前記第１の偏光回転器３０１の左側端に結合して設置される。通常の場合に、光学センサチップへの入力が要求される光は、ＴＭ偏光を有し、ＴＥ偏光を有するほとんどの光を直接的に用いることができず、第２の偏光分離器５と前記第２の偏光回転器３０２を設置することにより、ＴＥ偏光を有する光を結合入力ポート５０２から入力し、第１の偏光回転器３０１に入る前にＴＭ偏光に変換することができ、実際に使用しやすい。

本発明のいくつかの実施例では、図１を参照すると、前記第１の偏光回転器３０１の構造形状は、テーパ形状又はくさび形状である。本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記第１の偏光回転器３０１の構造形状は、テーパ形状であり、すなわち前記第１の偏光回転器３０１の断面面積は、左から右まで順次増大する。

図６は、本発明のまた別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図６を参照すると、前記光導波路コア３は、複数設置され、各前記光導波路コアは、並列に設置される。具体的には、前記第１の偏光回転器３０１と前記第１の偏光分離器４は、いずれも３つ並列に設置される。

なお、前記第１の偏光回転器３０１と前記第１の偏光分離器４が複数設置される場合に、各前記第１の偏光回転器３０１と前記第１の偏光分離器４の設置方向は、必要に応じて調整を行うことができる。

図７は、本発明のさらに別の実施例における光学センサチップの平面構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図５と図７を参照すると、前記第１の偏光回転器３０１、前記第１の偏光分離器４、前記第２の偏光回転器３０２と前記第２の偏光分離器５は、いずれも３つ並列に設置される。

図８は、本発明のさらに別の実施例における第１の偏光回転器の構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図８を参照すると、前記第１の偏光回転器３０１は、空間的に螺旋状に設置される。

図９は、本発明のさらに他の実施例における第１の偏光回転器の構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図９を参照すると、前記第１の偏光回転器３０１は、空間的に折り畳み状に設置される。

なお、前記第１の偏光回転器３０１が螺旋状に設定されてもよく、折り畳み状に設定されてもよく、前記第１の偏光回転器３０１の断面積は、いずれも経路に沿って徐々に大きくなるように設定される。

本発明のいくつかの実施例では、図５を参照すると、第１の偏光分離器４は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含み、第２の偏光分離器５は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含む。

本発明のいくつかの実施例では、図１を参照すると、前記光導波路コア３は、シリコン、窒化シリコン、シリカ、アルミナ、ニオブ酸リチウム又はIII－Ｖ材料のうちの少なくとも１つを含むものから作製される。

本発明のいくつかの実施例では、図１を参照すると、前記光導波路コア３は、サブ波長構造から作製される。

図１０は、本発明の一実施例における光学センシングシステムの構造ブロック図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図１０を参照すると、光源６と、第１の光検出器７と、第２の光検出器８と、電源（図示せず）と、コントローラ１０と、ディスプレイ９と、フローコントローラ１１と、上記いずれか１つの実施例に記載の光学センサチップ１２を含み、前記光源６は、光源６を前記光学センサチップ１２の一端に入力するために用いられ、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、前記光学センサチップ１２の他端に設置され、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、前記光学センサチップ１２の２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するために用いられ、前記ディスプレイ９は、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８にそれぞれ電気的に接続され、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、前記光電信号を前記ディスプレイ９に搬送し、前記ディスプレイ９は、前記光電信号を受信して表示し、前記フローコントローラ１１に出力インターフェースと入力インターフェースが設けられ、前記出力インターフェースと前記入力インターフェースは、いずれも前記光導波路コア３の前記中空部に連通し、前記フローコントローラ１１は、前記測定すべき生物サンプルを搬送するために用いられ、前記フローコントローラ１１は、前記測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって前記中空部に搬送し、前記中空部の測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって回収するために用いられ、前記コントローラ１０は、前記光源６、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記フローコントローラ１１にそれぞれ電気的に接続され、前記コントローラ１０は、前記光源６、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記フローコントローラ１１の開閉をそれぞれ制御するために用いられる。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記光源６は、前記光学センサチップ１２の左側に設置され、前記光源６と前記光導波路コア３は、対向して設置され、光を前記光源６によって前記光学センサチップ１２に入力し、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、前記光学センサチップ１２の右側に設置され、前記第１の光検出器７は、前記スルーポート４０１に突き合わせて設置され、前記第２の光検出器８は、前記結合ポート４０２に突き合わせて設置され、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、前記第１の偏光分離器４の２つの出力ポートによって出力されたＴＭとＴＥ光信号をそれぞれ検出するとともに、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８は、検出された光信号を前記ディスプレイ９に伝送して表示し、観察しやすく、前記フローコントローラ１１に２つの流路が設けられ、１つの流路の左側端は、測定すべき分析物に連通し、他端は、光学センサチップ１２の中空箇所に連通し、別の流路の左側端は、光学センサチップ１２の中空箇所に連通し、他端は、延びて外部に連通し、２つの流路内にいずれもドライブが設けられ、前記フローコントローラ１１によって前の通路から前記光学センサチップ１２に測定すべき分析物を添加し、後の１つの流路によって出力することができ、前記コントローラ１０は、前記光源６、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記フローコントローラ１１にそれぞれ電気的に接続され、電源（図示せず）は、前記コントローラ１０、前記光源６、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記フローコントローラ１１にそれぞれ電気的に接続される。

使用時に、前記光源６のオンを前記コントローラ１０によって制御し、光線を前記光学センサチップ１２に入力し、前記フローコントローラ１１のオンを前記コントローラ１０によって制御し、前記光学センサチップ１２に分析物を添加し、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８のオンを制御して出力された光信号を検出し、さらに分析すべき物を追跡分析する。また、分析すべき物を前記フローコントローラ１１によって前後に分けて順次加え、異なる分析物の時の光信号を収集し、一回の操作で異なる分析すべき物を検出、分析することができる。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図１０を参照すると、前記光源６、前記第１の光検出器７と前記第２の光検出器８のうちの少なくとも１つは、前記光学センサチップ１２に集積して設置される。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記光源６、前記第１の光検出器７と第２の光検出器８は、いずれも前記光学センサチップ１２に集積して設置される。

前記光源６の集積方式は、前記光源６を前記光学センサチップ１２に直接的に突き合わせて結合することと、前記光源６を前記光学センサチップ１２上に形成されたキャビティ内に入れることと、前記光源６を前記光学センサチップ１２にヘテロ集積することと、光ファイバ又は光子ワイヤボンディングを用いて前記光源６と前記光学センサチップ１２とを接続することと、を含む。

本発明のいくつかの実施例では、図１と図１０を参照すると、前記光源６は、固定波長光源又は広帯域光源であり、前記光源６は、分布帰還型レーザ、垂直共振器面発光レーザ、スーパールミネッセントダイオードと発光ダイオードのうちのいずれか１つである。前記光源６の波長範囲は、可視光、Ｏバンド光、Ｃバンド光と中赤外光のうちのいずれか１つを含む。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記光学センサチップ１２は、狭線幅レーザの微細な分解能波長走査に依存する必要がないため、光源を固定波長光源又は広帯域光源として設置してもよく、分布帰還型レーザ、垂直共振器面発光レーザ、スーパールミネッセントダイオード又は発光ダイオードとして設置してもよく、可視光、Ｏバンド光、Ｃバンド光又は中赤外光の波長範囲として設置してもよい。このように光源６のコストを著しく低減させることができる。

なお、実際に使用する時に、前記光源は、チューナブル光源として設定されてもよい。

図１１は、本発明のまた別の実施例における光スプリッタと光学センサチップの構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１０と図１１を参照すると、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記光学センサチップ１２は、いずれもＮ（Ｎが正整数である）個設置され、前記光学センシングシステムは、光スプリッタ１３をさらに含み、前記光スプリッタ１３は、前記光源６と前記光学センサチップ１２との間に設置され、前記光スプリッタ１２は、前記光源６によって入力された光をＮ部のサブ光源に分け、各部の前記サブ光源を各前記光学センサチップ１２にそれぞれ伝送するために用いられ、各前記第１の光検出器７と各前記第２の光検出器８は、各前記光学センサチップ１２にそれぞれ対応して設置され、各前記第１の光検出器７と各前記第２の光検出器８は、各前記光学センサチップ１２の２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するためにそれぞれ用いられる。

本発明のいくつかの具体的な実施例では、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８と前記光学センサチップ１２は、いずれも８つ設置され、前記光スプリッタ１３は、前記光源６の右側に設置され、前記光スプリッタ１３は、前記光源６によって入力された光を８部のサブ光源に分け、８部のサブ光源を８つの前記光学センサチップ１２にそれぞれ伝送し、８つの前記第１の光検出器７と８つの前記第２の光検出器８は、８つの前記光学センサチップ１２にそれぞれ対応して設置され、８つの前記光学センサチップ１２によって出力された光信号をそれぞれ検出して前記ディスプレイ９に伝送する。

なお、前記第１の光検出器７、前記第２の光検出器８、前記光学センサチップ１２の数及び前記光スプリッタ１３によって分けられるサブ光源の数は、実際の必要に応じて任意の値に設定することができ、相互に対応して設置すればよい。

図１２は、本発明のさらに別の実施例における光スプリッタと光学センサチップとが集積される構造概略図である。

本発明のいくつかの実施例では、図１０と図１２を参照すると、前記光スプリッタ１３と複数の前記光学センサチップ１２とは、集積して設置される。具体的に使用する時に、光スプリッタ１３、複数の光学センサチップ１２及び各センサチップに対応する分光通路は、集積して一体的に設置され、使用しやすい。

なお、製作時に、複数の光学センサと光スプリッタを直接一体的にチップに成形し、その後集積を行うステップを省略することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらの実施形態に対して様々な修正及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。しかしながら、このような修正と変更は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲及び精神内に属することが理解されるべきである。また、ここで説明された本発明は、他の実施形態を有してもよく、様々な方式で実施又は実現されてもよい。

１ ボトムクラッド層
２ トップクラッド層
３ 光導波路コア
３０１ 第１の偏光回転器
３０２ 第２の偏光回転器
４ 第１の偏光分離器
４０１ スルーポート
４０２ 結合ポート
５ 第２の偏光分離器
５０１ スルー入力ポート
５０２ 結合入力ポート
６ 光源
７ 第１の光検出器
８ 第２の光検出器
９ ディスプレイ
１０ コントローラ
１１ フローコントローラ
１２ 光学センサチップ
１３ 光スプリッタ

Claims (15)

1. ボトムクラッド層と、前記ボトムクラッド層上に積載されたトップクラッド層と、光導波路コアとを含む光学センサチップであって、
   前記光導波路コアは、前記トップクラッド層と前記ボトムクラッド層との間に設置され、前記トップクラッド層に測定すべきサンプルを収容するための中空部が設けられ、一部の前記光導波路コアは、前記中空部によって露出し、
   前記光導波路コアは、第１の偏光回転器と第１の偏光分離器とを含み、
   前記第１の偏光分離器は、１つの入力ポートと、いずれも偏光を出力するためのスルーポートと結合ポートとを含む２つの出力ポートとを含み、
   前記第１の偏光回転器は、前記第１の偏光分離器と同一直線上に設置され、前記第１の偏光回転器に第１の端部と第２の端部が設けられ、前記第１の偏光回転器の第２の端部は、前記第１の偏光分離器の入力ポートに連通し、前記第１の偏光回転器の寸法は、前記第１の端部から前記第２の端部に向かう方向に沿って徐々に大きくなる、
   ことを特徴とする光学センサチップ。
2. 前記光導波路コアは、第２の偏光回転器と第２の偏光分離器とをさらに含み、
   前記第２の偏光分離器、前記第２の偏光回転器は、いずれも前記第１の偏光回転器と同一直線上に設置され、前記第２の偏光回転器は、前記第２の偏光分離器と前記第１の偏光回転器との間に設置され、前記第２の偏光分離器は、スルー入力ポートと結合入力ポートとを含む２つの入力ポートと、１つの出力ポートとを含み、前記第２の偏光分離器の出力ポートは、前記第２の偏光回転器の入力ポートに連通し、前記第２の偏光回転器の出力ポートは、前記第１の偏光回転器の入力ポートに連通し、
   前記第２の偏光分離器の結合入力ポートは、入力された横電界ＴＥ偏光を前記第２の偏光回転器に伝送するために用いられ、前記第２の偏光回転器は、前記横電界ＴＥ偏光を横磁場ＴＭ偏光に変換するために用いられ、前記第２の偏光回転器の出力ポートは、横磁場ＴＭ偏光を前記第１の偏光回転器に入力するために用いられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学センサチップ。
3. 前記第１の偏光回転器の構造形状は、テーパ形状又はくさび形状である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
4. 前記光導波路コアは、空間的に螺旋状に設置されるか、又は折り畳み状に設置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
5. 第１の偏光分離器は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含み、第２の偏光分離器は、方向性結合器、断熱カプラ、屈曲カプラ、Ｙ字状分離器、マルチモード干渉計、フォトニック結晶、グレーティングとプリズムのうちのいずれか１つを含む、
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学センサチップ。
6. 前記光導波路コアは、シリコン、窒化シリコン、シリカ、アルミナ、ニオブ酸リチウムとIII－Ｖ材料のうちの少なくとも１つを含むものから作製される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
7. 前記光導波路コアは、サブ波長構造から作製される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
8. 前記光導波路コアは、複数設置され、各前記光導波路コアは、いずれも前記トップクラッド層と前記ボトムクラッド層との間に設置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
9. 前記光学センサチップは、生物センシング、気体センシング、温度センシング、湿度センシング、臭気センシング、化学センシング、水質モニタリングと温室モニタリングのうちの少なくとも１つに応用される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学センサチップ。
10. 光源と、第１の光検出器と、第２の光検出器と、電源と、コントローラと、ディスプレイと、フローコントローラと、請求項１～７のいずれか一項に記載の光学センサチップとを含む光学センシングシステムであって、
    前記光源は、光源を前記光学センサチップの一端に入力するために用いられ、
    前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光学センサチップの他端に設置され、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光学センサチップの２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するために用いられ、
    前記ディスプレイは、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器にそれぞれ電気的に接続され、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器は、前記光電信号を前記ディスプレイに搬送し、前記ディスプレイは、前記光電信号を受信して表示し、
    前記フローコントローラに出力インターフェースと入力インターフェースが設けられ、前記出力インターフェースと前記入力インターフェースは、いずれも前記光導波路コアの前記中空部に連通し、前記フローコントローラは、前記測定すべき生物サンプルを搬送するために用いられ、前記フローコントローラは、前記測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって前記中空部に搬送し、前記中空部の測定すべき生物サンプルを前記出力インターフェースによって回収するために用いられ、
    前記コントローラは、前記光源、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記フローコントローラにそれぞれ電気的に接続され、前記コントローラは、前記光源、前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記フローコントローラの開閉をそれぞれ制御するために用いられる、
    ことを特徴とする光学センシングシステム。
11. 前記光源、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器のうちの少なくとも１つは、前記光学センサチップに集積して設置される、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光学センシングシステム。
12. 前記光源は、固定波長光源又は広帯域光源である、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光学センシングシステム。
13. 前記光源は、分布帰還型レーザ、垂直共振器面発光レーザ、スーパールミネッセントダイオードと発光ダイオードのうちのいずれか１つである、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光学センシングシステム。
14. 前記光源の波長範囲は、可視光、Ｏバンド光、Ｃバンド光と中赤外光のうちのいずれか１つを含む、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光学センシングシステム。
15. 前記第１の光検出器、前記第２の光検出器と前記光学センサチップは、いずれもＮ（Ｎが正整数である）個設置され、
    前記光学センシングシステムは、光スプリッタをさらに含み、
    前記光スプリッタは、前記光源と前記光学センサチップとの間に設置され、前記光スプリッタは、前記光源によって入力された光をＮ部のサブ光源に分け、各部の前記サブ光源を各前記光学センサチップにそれぞれ伝送するために用いられ、各前記第１の光検出器と各前記第２の光検出器は、各前記光学センサチップにそれぞれ対応して設置され、各前記第１の光検出器と各前記第２の光検出器は、各前記光学センサチップの２つの出力ポートによって出力された光電信号を検出するためにそれぞれ用いられる、
    ことを特徴とする請求項１０～１４のいずれか一項に記載の光学センシングシステム。