WO2011151307A2 - Einkoppelvorrichtung zum einkoppeln von licht in einen planaren wellenleiter - Google Patents

Einkoppelvorrichtung zum einkoppeln von licht in einen planaren wellenleiter Download PDF

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WO2011151307A2
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coupling
light
planar waveguide
waveguide
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WO2011151307A9 (de
WO2011151307A3 (de
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Thomas Fricke-Begemann
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Laser-Laboratorium Göttingen E.V. (Llg)
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Publication of WO2011151307A3 publication Critical patent/WO2011151307A3/de
Publication of WO2011151307A9 publication Critical patent/WO2011151307A9/de

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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating

Definitions

  • the invention relates to a coupling device for coupling light into a planar waveguide, for example a thin-film or a monomode waveguide.
  • the invention relates to the coupling of laser light of a specific wavelength into such waveguides.
  • Thin-film waveguides typically consist of a single, extremely thin layer of a transparent, high refractive index material deposited on a substrate such as glass, quartz, or silicon.
  • the substrate is usually planar or planar, for example as microscope slides in the field of microscopy;
  • planar waveguides are referred to below, planar, substantially planar waveguides are therefore meant, which as a whole may, in principle, also have a shape that deviates from the plane, for example may be convex or concave.
  • the layer thickness of a thin-film waveguide is, for example, between 50 nm (nm) up to a few 100 nm, which often only allows the propagation of a single mode.
  • Such waveguides are used for example in telecommunications, material characterization or biosensing.
  • thin-film waveguides are used to achieve efficient excitation of, for example, dye molecules on a waveguide surface in fluorescence assays.
  • label-free detection concepts are mentioned, in which changes in the surface occupancy are tracked, which are reflected in a slight change in the effective refractive index of the waveguide.
  • the interaction of an evanescent field of waveguide-guided mode with molecules near the waveguide surface is important (evanescent field excitation).
  • an evanescent field for example, reaches 30 nm - 100 nm beyond the waveguide surface into the adjacent medium and drops exponentially there.
  • Such waveguide sensor technology is therefore good for investigation surface-bound or near-reactions suitable and allows discrimination of near-surface processes against processes that occur in the volume of the surrounding medium.
  • fluorescence-based methods such as those mentioned above by way of example, biomolecules labeled with colorants are excited to fluoresce in the region of the evanescent field and their intensity is measured.
  • TIRF total internal reflection fluorescence microscopy
  • bioaffinity sensors can be realized or analyzes of nucleic acids can be carried out.
  • planar (single mode) waveguide Due to the small layer thickness of planar (single mode) waveguide is a
  • grating couplers For the targeted coupling of a single mode, the use of grating couplers is known. These are grids with periods in the sub-micron range, which are structured into the waveguide, for example via an etching process. The structuring can be carried out, for example, on the substrate of a biochip before it is coated with the waveguide. Lattices that allow the coupling of a first diffraction order show Einkoppeleffizienzen between 20 percent (%) up to a maximum of 50%. However, such grids for light in the visible spectral range require grating periods below 600 nm; the imprinting of such high-frequency gratings in the waveguide is a significant cost factor in their production. Plastic substrates that would allow cheaper embossing of the structures have insufficient surface quality.
  • the angle of incidence with an extremely high resolution of 0.05 ° must be precisely adjusted, which requires a complex rotational storage of the arrangement of substrate, waveguide and mounted grid. Even then, the coupling efficiency is only in the range of about 1%. Although higher coupling efficiencies should theoretically be possible, they were not shown experimentally. In any case, the elaborate apparatus for adjusting the angle of incidence of the free jet prevents a wide technical applicability.
  • An object of the present invention is to provide a coupling device for coupling light in a planar waveguide, which allows efficient coupling of the light and at the same time is easy to use and, accordingly, inexpensive to implement.
  • a coupling device for coupling light into a planar waveguide, wherein the coupling device is present separately from the planar waveguide.
  • the coupling device comprises an adjusting unit, a collimation element and a grid structure.
  • a light beam conductor for guiding a light beam from a light source has an exit end at which the light beam exits.
  • the adjusting unit is designed to receive this outlet end.
  • Einkoppelvomchtung is formed such that the collimating element expands light of the light emerging from the exit end and collimates. The collimated light then falls on the grid structure. Part of the light can be coupled into the planar waveguide if the separate lattice structure is in an area of an evanescent field is positioned on the planar waveguide.
  • the adjusting unit is designed such that the outlet end of the light beam conductor is adjustable relative to the Kollimationselement to set a coupling angle of the light to be coupled.
  • the adjusting unit is designed to adjust the outlet end in position relative to the Kollimationselement, and possibly also to adjust the outlet end in its angle relative to the Kollimationselement.
  • the coupling device can be connectable to a positioning unit, which is designed to position the grid structure on an object table, for example of a microscope.
  • a positioning unit for example, a manipulator of a microscope can be used, with which the coupling device according to the invention can be connected. Additionally or alternatively, the positioning unit can also be integrated in the coupling device.
  • the adjusting unit can be designed in particular for a fine adjustment of the coupling angle in order to achieve a high coupling efficiency by means of a corresponding adjustment.
  • the coupling device according to the invention can be placed on a planar waveguide, in order then to be positioned by the positioning unit.
  • Positioning unit may additionally or alternatively be designed to position the grid structure at a small distance from the waveguide, so that, for example, a mechanical wear of the grid structure and / or waveguide surface is minimized.
  • the collimating element may comprise a translucent body which is ground under the coupling angle.
  • the coupling angle can be provided, for example, for coupling in a first (or second, etc.) diffraction order of the lattice structure.
  • the collimating element can comprise, for example, a collimating lens or another collimating optics, optionally combined with a glass or quartz cylinder, a rod lens and / or a gradient index lens (GRIN).
  • GRIN gradient index lens
  • the lattice structure is structured in a light exit surface of the collimation element.
  • a grating length of the grating structure may be narrower than a diameter of the light beam emerging from the collimating element.
  • a grating depth of the grating structure may be smaller than a wavelength of the light used, for example the wavelength a ray of light.
  • a lattice depth of the lattice structure can be approximately comparable to an average distance of the lattice from the waveguide, as it results even when placing the lattice structure on the planar waveguide by unevenness and / or an immersion liquid.
  • a depth of grating may be on the order of 50 nm-200 nm, particularly preferably 100 nm.
  • the adjusting unit may be designed to receive the outlet end of a light beam conductor designed as an optical fiber.
  • the optical fiber may in particular be a single-mode fiber or single-mode fiber.
  • a microscope which comprises one of the above-outlined embodiments of a coupling device according to the invention.
  • the invention further proposes the use of a microscope designed in this way for fluorescence microscopy, in particular evanescent field microscopy.
  • the invention further proposes the use of a positioning unit, for example of a manipulator, of a microscope, in order to position a grid structure of an embodiment of a coupling device according to the invention as sketched above, for example on a microscope stage.
  • a coupling-in device for coupling light into a planar waveguide is provided which is present separately from the planar waveguide.
  • the coupling device comprises an optical fiber and a grid structure.
  • the optical fiber is designed to guide a light beam from a light source and has an exit end at which the light beam exits.
  • the lattice structure is structured in the exit end of the optical fiber. Part of the light can be coupled into the planar waveguide when the separate lattice structure is positioned in an evanescent field of the planar waveguide.
  • the optical fiber may in particular be a multi-mode fiber.
  • the exit end of the optical fiber may be ground at a coupling angle.
  • the coupling device can be connectable to a positioning unit which can be used to position the grid structure on a stage, for example a microscope. is formed.
  • This positioning unit may in particular be a manipulator of a microscope.
  • a microscope which comprises a coupling device as outlined above. Furthermore, the use of such a microscope for fluorescence microscopy, in particular evanescent field microscopy is proposed.
  • a positioning unit for example a manipulator
  • a microscope is furthermore proposed in order to construct a grid structure of a microscope
  • Coupling device as outlined above, to be positioned on a microscope stage.
  • the input device which can be regarded as a structural unit with a grid structure that is separate from the waveguide, makes it possible to easily set or adjust the angle of incidence on the grid structure.
  • a high coupling efficiency can be achieved.
  • a laser beam can be efficiently coupled into a waveguide without it having to have an embossed grid structure, for example.
  • the coupling-in device can be used for an arbitrarily large number of waveguides (again). Elaborate structures for fine adjustment of the coupling angle eliminated.
  • Einkoppelvorraum be used for example on a microscope stage of a microscope already existing on a microscope manipulator. Since when using a coupling device according to the invention integrated into the waveguide grating couplers can be omitted, waveguide components can be manufactured inexpensively, which is particularly important in waveguide-based disposable products, as in many biochips of importance. In addition, restrictions on the manufacture of development of waveguide chips. For example, it has not hitherto been possible to produce waveguides with integrated grating couplers and at the same time very small substrate thicknesses suitable for inverse microscopy; this problem is now eliminated. Since the laser beam does not have to be guided in the free field but is simply coupled into a remote fiber end, a mechanism that positions the laser with high precision in terms of angle and position to the previously used grating couplers is superfluous.
  • an evanescent field excitation can be carried out on simple, not especially for fluorescence applications equipped microscopes.
  • simple microscopes can be used as a platform for, for example, fluorescence microscopy.
  • the necessary retrofits are cost-effective for microscopes and sample carriers, if necessary at all.
  • the field of application of the invention also includes e.g. that of TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) microscopy.
  • TIRF Total Internal Reflection Fluorescence
  • TIRF uses waveguides of greater thickness down to submillimeter or millimeter thicknesses. This ensures that instead of just one mode many modes can be coupled into the waveguide, so that the coupling angle does not have to be set with such high accuracy as would be required when coupling into a single-mode waveguide.
  • evanescent field excitation is uniform, ie there are no bellies or nodules.
  • the high-precision adjustment of the coupling angle required for coupling into a thin-film or single-mode waveguide is achieved in one aspect of a coupling device according to the invention by the provision of an adjusting unit which is designed such that an outlet end of a light beam conductor relative to a collimator - Onselement is adjustable.
  • a high coupling efficiency can be surprisingly easy by a suitable for the specific case design of the adjustment can be achieved and is easily reproducible.
  • the resulting, uniform evanescence field in the vicinity of the waveguide constitutes a correspondingly advantageous basis for fluorescence applications. This means, for example, in the area of fluorescence microscopy, substantial improvements, simple microscopes being used together with the invention
  • Figure 1 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a detailed view of the lattice structure of the coupling-in device from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detailed view of the adjusting unit of the coupling-in device from FIG. 1;
  • Figure 4 in the form of a schematic diagram of another embodiment of a coupling device according to the invention connected to a manipulator of a microscope;
  • Figure 5 shows a still further embodiment of an inventive
  • Figure 6 is a detail view of the coupling device of Figure 5 connected to a manipulator of a microscope.
  • FIG. 1 shows, in the form of a schematic diagram, a first exemplary embodiment of a coupling device 100 according to the invention for coupling light into a planar waveguide 102, which is applied to a substrate 104.
  • the coupling-in device 100 comprises an adjustment unit 106, a coordination element 108 and a lattice structure 110.
  • a light beam conductor designed as an optical fiber 112 is received in the adjustment unit 106.
  • a light beam 114 is fed from a remote light source (not shown) via the optical fiber 112 into the coupling device 100.
  • the collimating element 108 expands and collimates the light beam 112.
  • the collimated light is incident on the grating structure 110.
  • a portion 116 of the light 114 couples into the planar waveguide 102 when the grating structure 110 is in an evanescent field region 120 of waveguide 102 (ie, positioned there).
  • the optical fiber 112 may be a single-mode fiber that carries light having a wavelength of 633 nm of a He-Ne laser used as a light source.
  • the planar waveguide 102 may be a single-mode waveguide (eg, a thin-film waveguide) for conducting a single mode.
  • FIG. 2 shows a light exit surface 200 of the collimation element 108 from FIG. 1 in an enlarged detail view.
  • the collimating element 108 comprises a gradient optic, i. a gradient index (GRIN) lens 202, which may, for example, have a pitch length of 0.25, a numerical aperture NA of 0.46, and a diameter of 1 millimeter (mm).
  • the GRIN lens 202 is ground at an angle 204 of, for example, 20 °.
  • the grating structure 110 is structured directly into the light exit surface 200 of the GRIN lens 202. This can be done, for example, by direct laser ablation using an F 2 laser at 157 nm and a mask projection. Instead of a rectangular profile as shown in FIG. 2, for example, a sawtooth or sinusoidal profile can also be structured.
  • a grating period 206 may be, for example, 500 nm.
  • a diameter 208 of the collimated beam 114 of, for example, 250 ⁇ m a length 210 of the grating or grating strip 110 may have a somewhat smaller value of, for example, 200 ⁇ m.
  • a grid depth 212 may be about 100 nm.
  • a grating depth of the grating structure should be smaller than the wavelength of the used (monochrome) light.
  • the grid depth can be selected comparable to the range of the evanescent field; a larger grid depth no longer leads to a further increase in the achievable coupling efficiency, while a smaller grid depth reduces the maximum achievable coupling efficiency.
  • a conventional (eg spherical) collimating lens or a rod lens is used instead of a GRIN lens, for example.
  • the lattice structure may be present in connection with another optical element, for example a glass or quartz cylinder.
  • the array of substrate 104 and waveguide 102 may be, for example, a waveguide chip or biochip 121 for use in biosensing.
  • the waveguide 102 may consist of tantalum (V) oxide (Ta 2 O 5 ) at a layer thickness 122 of 150 nm, applied to 0.7 mm glass substrate 104.
  • the grid structure 110 is positioned, eg, placed, in direct contact with the surface 124 of the waveguide 102.
  • the use of an immersion liquid is possible, but can be problematic, since such a liquid usually leads to a reduction in the refractive index difference.
  • Liquid may also penetrate into the grid, so that here the transition from the material of the grid structure to the environment (this may, for example, to a transition glass - air act) is changed.
  • the direct placement of the grid on the waveguide is unproblematic in many cases, for example. If the grid structure is made of glass, this is hard enough to survive a variety of applications. Due to unevenness, a finite distance between grating structure 110 and waveguide surface 124 will always remain.
  • the placement or otherwise positioning of the grating structure of the coupling device according to the invention must in any case be such that an optionally remaining effective distance is less than the range 118 of the evanescent field to allow coupling, i. so that the high-frequency grating can induce the necessary for coupling modulation of the refractive index in the waveguide.
  • Coupling device coupling efficiencies in the range of up to 40% or more can be achieved.
  • the coupling angle must be very precisely adjustable.
  • the optimal coupling angle also depends, inter alia, slightly on the distance between the lattice structure and the waveguide surface, which in turn depends in detail on the specific application conditions. Coarse adjustment of the coupling angle, as provided by the collimation element ground at angle 204 (FIG. 2), is generally insufficient for achieving high coupling efficiencies.
  • the coupling device 100 offers a possibility for highly accurate fine adjustment of the coupling angle via the adjusting unit 106. A more detailed illustration of the adjusting unit 106 is given in FIG. 3.
  • the exit end 302 of the single-mode fiber 112 is received in a positioning mechanism 304 of the adjustment unit 106.
  • the mechanism 304 is configured to set a position of the exit end 302 (and thus of the light beam 114) relative to the co -implanting element 108.
  • the mechanism 304 may further be configured to adjust an angular position of the exit end 302 relative to the collimating element 108, and thus an angle at which the light beam 114 enters the collimating element, but this is not mandatory.
  • a change in the position of the fiber 112 changes the coupling angle
  • a change in the angle of the fiber 112 merely changes the position of the 'light spot' emerging from the lattice structure.
  • An operator of the adjusting unit 106 engages via an adjusting element 310 on the
  • the passage of the beam 114 through the collimating element 108 and the impingement of the beam 114 on the lattice structure 110 changes (FIG. 1).
  • the coupling angle of the light to be coupled can be adjusted.
  • an operator can optimize the coupling efficiency in a simple manner by operating the adjustment element 310 and, for example, simultaneous observation of light coupled into the waveguide.
  • light can be coupled out of the waveguide again or the coupling efficiency can be assessed on the basis of the appearance of fluorescence phenomena. At slight misalignment of the coupling angle, the coupling is lost.
  • FIG. 4 shows, in the form of a perspective schematic diagram, the use of a further exemplary embodiment 400 of a coupling device according to the invention on a microscope 402.
  • a biochip 404 like the biochip 121 of FIG. 1, has a planar thin-film waveguide 405.
  • the biochip is located on a stage 406 of the microscope 402.
  • the coupling device 400 has comparable components to the coupling device 100 illustrated in FIG. 1, but which is received in an outer jacket 408 of the coupling device 400 and therefore not in the view of FIG. 4 are visible.
  • the coupling-in device 400 has a single-mode fiber 410 which, in a comparable manner as shown in FIGS. 1 and 3 with reference to the fiber 112, guides light into the coupling device 400.
  • the fiber 410 has an entrance end 412 through which light from a remote laser source 414 and optionally another fiber 416 is fed into the fiber 410 and the docking device 400, respectively.
  • the coupling device 400 is held by a manipulator 418, which may be, for example, an integrated part of the microscope 402.
  • the manipulator 418 By means of the manipulator 418, the coupling-in device with its end ground at the desired coupling angle (see FIGS. 1 and 2) is positioned flat on the planar waveguide 405 of the biochip 404, for example, placed on it and held in this way.
  • FIG. 1 and 2 By means of the manipulator 418, the coupling-in device with its end ground at the desired coupling angle (see FIGS. 1 and 2) is positioned flat on the planar waveguide 405 of the biochip 404, for example, placed on it and held in this way.
  • the waveguide 405 can be made overall flat; for the coupling of light by means of a coupling device according to the invention, however, it is only necessary that the waveguide in the region of the patch grid structure is flat. Apart from that, however, the waveguide can, in principle, quite definitely also have a different shape, for example a convex or concave shape. It should be noted that these deviant shapes should also be called "planar waveguides".
  • the coupling angle must be finely adjusted in order to achieve a high coupling efficiency.
  • the coupling device 400 instead of a directly mechanical adjustment member 310 as shown in Fig. 3, a remote control 420 associated with the connection 422 on the adjusting unit of
  • connection 422 may, for example, be designed as a (electrical) cable connection.
  • the coupling-in device 400 can be positioned freely on the waveguide 405 by means of the manipulator 418, for example in the vicinity of an image field 424, and removed again from the waveguide 405 or biochip 404.
  • the coupling device can thus be used for the coupling of light into a basically unlimited number of planar waveguides.
  • These waveguides or the arrangements containing these waveguides (biochips, etc.) do not require any further coupling devices such as, for example, embossed grating couplers and can therefore be designed simply.
  • an existing manipulator can this or a comparable
  • Positioning mechanism also be subsequently attached to a traversing a microscope or a chip reader.
  • a mechanism can be delivered, for example, together with a coupling device according to the invention for connection to a commercially available microscope.
  • the coupling device 400 can be integrated into the microscope 402 or can be delivered as an accessory.
  • the coupling-in device 400 makes it possible to use any microscope, for example in the field of fluorescence microscopy, or of the evanescent Field suggestions. It is easy to generate a homogeneous evanescent field on the waveguide surface based on a single mode. Thus, for many applications, for example, complex and correspondingly expensive through-optics systems can be dispensed with.
  • Fig. 5 shows a further embodiment 500 of an inventive
  • the coupling device 500 comprises a light beam conductor 506 and a grating structure 508.
  • the light beam conductor 506 is designed as an optical fiber (for example as a multi-mode fiber with a length of coupling greater than a single-mode fiber) for guiding a laser beam 510 from a laser source (not shown).
  • the laser beam 510 exits at an exit end 512 of the fiber 506.
  • the grid structure 508 is patterned into the exit end 512 of the fiber 506.
  • the exit end 512 is ground at a desired coupling angle.
  • Part of the light 510 can be coupled into the planar waveguide 502 when the grating structure 508 is introduced into an area 514 of an evanescent field 516 on the planar waveguide 502.
  • the grid structure 508 For the properties of the grid structure 508, what has been said above with respect to the grid structure 110 applies mutatis mutandis.
  • FIG. 6 illustrates the use of the launching device 500 on a microscope 602.
  • a biochip 604 like the biochip 121 of FIG. 1, has a planar thin-film waveguide 606.
  • the biochip 604 is located on a stage 608 of the microscope 602.
  • the fiber 506 of the coupling device 500 is directly or indirectly fed with the light from a remote laser source 610.
  • the coupling device 500 is held by manipulators 612 and 614.
  • One or both of these manipulators may be an integral part of the microscope 602.
  • the manipulators 612 and 614 cooperate in order to set the coupling device 500 with its end ground at the desired coupling angle (see Fig. 5) flat on the planar waveguide 606 of the biochip 604 and thus to hold it.
  • One of the two manipulators (612) may be used primarily for arbitrary coarse positioning of the launching device 500, for example close to an image field 616, while the other of the two manipulators (614) is used for the exact positioning of the launching device 500 on the waveguide surface, and can also be used to a certain adjustment of the exit end 512 relative to the waveguide surface in order to achieve in this way an optimization of the coupling angle.
  • the coupling device 500 can be positioned freely on the surface of the waveguide by means of the two manipulators 612, 614.
  • the grid structure 508 of the launching device has a comparatively small grid length.
  • the resulting low coupling length leads to a generally low coupling efficiency, which is in the range of, for example, a few percent.
  • This type of coupling is therefore suitable for applications such as materials testing where coupling efficiencies are not critical.
  • the embodiment 500 shown here of a coupling device according to the invention has no special means for fine adjustment of the coupling angle. In a modification of the embodiment shown in Fig. 6, only a single manipulator is used instead of two manipulators.
  • the coupling device 500 may be integrated in the microscope 602 or may be delivered as an accessory for this.
  • One or both of the manipulators 612 and 614 may also be provided as an accessory to the microscope 602 and / or the coupling device 500 also subsequently for attachment to a travel table of a microscope or a chip reader.
  • the docking device 500 may be shipped with one or both of the manipulators 612, 614 for use with the microscope 602.
  • the coupling device 500 according to the invention allows the use of any microscope, for example. For material testing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einkoppelvorrichtung (100) zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter (102). Eine erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung liegt separat vom planaren Wellenleiter vor und umfasst eine Justiereinheit (106), ein Kolhmationselement (108), und eine Gitterstruktur (110), wobei die Einkoppelvorrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass das Kolhmationselement (108) einen Lichtstrahl (114) kollimiert und das kollimierte Licht auf die Gitterstruktur (110) fällt, so dass ein Teil des Lichts in den planaren Wellenleiter (102) einkoppelbar ist, wenn die separate Gitterstruktur (110) in einem Bereich (118) eines evaneszenten Feldes (120) am planaren Wellenleiter (102) positioniert wird, wobei die Justiereinheit (106) derart ausgebildet ist, dass das Austrittsende des Lichtstrahlleiters (112) relativ zum Kollimationselement (108) justierbar ist, um einen Koppelwinkel des einzukoppelnden Lichts einzustellen.

Description

Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter, beispielsweise einen Dünnschicht- oder einen Monomode- Wellenleiter. Die Erfindung betrifft insbesondere die Einkopplung von Laserlicht einer bestimmten Wellenlänge in derartige Wellenleiter.
Stand der Technik
Dünnschicht- Wellenleiter bestehen in der Regel aus einer einzigen, extrem dünnen Schicht eines transparenten, hochbrechenden Materiales, das auf ein Substrat wie beispielsweise Glas, Quarz oder Silizium aufgebracht ist. Das Substrat ist üblicherweise eben oder planar, beispielsweise als Objektträger im Bereich der Mikroskopie; wenn im Folgenden von planaren Wellenleitern die Rede ist, sind daher flächige, im wesentlichen ebene Wellenleiter gemeint, die aber als Ganzes im Prinzip durchaus auch eine von der Ebene abweichen- de Form aufweisen können, bspw. konvex oder konkav sein können. Die Schichtdicke eines Dünnschicht- Wellenleiters beträgt beispielsweise zwischen 50 Nano meiern (nm) bis hin zu einigen 100 nm, was oft nur die Ausbreitung einer einzelnen Mode zulässt. Derartige Wellenleiter werden beispielsweise in der Telekommunikation, Materialcharakterisierung oder Biosensorik verwendet.
In der Biosensorik werden Dünnschicht- Wellenleiter zum Beispiel eingesetzt, um eine effiziente Anregung von beispielsweise Farbstoffmolekülen auf einer Wellenleiteroberfiä- che in Fluoreszenz- Assays zu erreichen. Als weiteres Beispiel seien labelfreie Detektions- konzepte genannt, bei denen Änderungen in der Oberfiächenbelegung verfolgt werden, die sich in einer geringfügigen Änderung des effektiven Brechnungsindex des Wellenleiters niederschlagen. Bei diesen und anderen Anwendungen ist die Wechselwirkung eines evaneszenten Feldes der im Wellenleiter geführten Mode mit Molekülen in der Nähe der Wellenleiteroberfläche von Bedeutung (Evaneszenz-Feld- Anregung). Ein evaneszentes Feld reicht bei typischen Anwendungen beispielsweise 30 nm - 100 nm über die Wellen- leiteroberfiäche hinaus in das angrenzende Medium hinein und fällt dort exponentiell ab. Derartige Wellenleitersensorik ist daher gut zur Untersuchung oberfiächengebundener bzw. -naher Reaktionen geeignet und erlaubt eine Diskriminierung oberflächennaher Prozesse gegenüber Prozessen, die im Volumen des umgebenden Mediums ablaufen.
Bei fluoreszenzbasierten Verfahren wie den oben beispielhaft erwähnten werden mit Farb- Stoffen markierte Biomoleküle im Bereich des evaneszenten Feldes zur Fluoreszenz angeregt und deren Intensität gemessen. Als eine Anwendung im Bereich der Fluoreszenz- Mikroskopie sei insbesondere die Interne Totalreflexionsfluoreszenzmikroskopie ("Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy", TIRF) genannt. Mit fluoreszenzbasierten Verfahren können beispielsweise Bioaffinitätssensoren realisiert oder Analysen von Nukle- insäuren durchgeführt werden.
Für entsprechende Biochip-Systeme ist es i.d.R. vorteilhaft, dass ein quasimonochromatischer Lichtstrahl, beispielsweise Laserstrahl, in den Wellenleiter
eingekoppelt wird.
Aufgrund der geringen Schichtdicke planarer (Monomode-) Wellenleiter ist eine
Einkoppelung über eine Endfläche des Wellenleiters (wie sie beispielsweise bei optischen Fasern realisiert wird) schwierig; zumindest sind die erreichbaren Koppeleffizienzen für die meisten Anwendung zu gering. Eine Einstrahlung freien Lichts auf die Oberfläche des Wellenleiters führt in der Regel ebenfalls nicht zu einer Einkopplung eines relevanten Lichtanteils.
Bekannt ist die Verwendung eines Prismas zur Einkopplung von Licht in einen planaren Wellenleiter. Diese Art der Einkopplung führt jedoch nur bei Multimo de- Wellenleitern mit einer größeren Schichtdicke zu einer nennenswerten Einkopplung von Licht. Allerdings ergibt sich hierbei der Nachteil, dass das resultierende, evaneszente Feld an der Wellenleiteroberfläche wegen der Überlagerung verschiedener Moden Intensitätsmaxima und - minima aufweist, d.h. das evaneszente Feld ist inhomogen. Etwa für fluoreszenzbasierte Untersuchungen sollte aber vorzugsweise ein homogenes, evaneszentes Feld zur Verfü- gung stehen. Darüber hinaus ist die Intensität des evaneszenten Feldes in einem Multimode-Wellenleiter geringer.
Zur gezielten Einkopplung einer einzigen Mode ist die Verwendung von Gitterkopplern bekannt. Dies sind Gitter mit Perioden im Sub-Mikrometer-Bereich, die beispielsweise über einen Ätzprozess in den Wellenleiter hineinstrukturiert werden. Die Strukturierung kann beispielsweise auf dem Substrat eines Biochips vor dessen Beschichtung mit dem Wellenleiter erfolgen. Gitter, welche die Einkopplung einer ersten Beugungsordnung ermöglichen, zeigen Einkoppeleffizienzen zwischen 20 Prozent (%) bis zu maximal 50 %. Allerdings erfordern derartige Gitter für Licht im sichtbaren Spektralbereich Gitterperioden unterhalb 600 nm; die Einprägung derart hochfrequenter Gitter in den Wellenleiter ist ein wesentlicher Kostenfaktor bei deren Herstellung. Substrate aus Kunststoff, welche ein kostengünstigeres Prägen der Strukturen ermöglichen würden, haben eine unzureichende Oberflächenqualität.
A. Kocabas et al., "An elastomeric grating coupler", Journal of Optics A: Pure and Applied Optics 8(1), 85-87 (2006), beschreiben ein Verfahren zur Kopplung eines Freistrahls in einen planaren Wellenleiter mithilfe eines externen Gitters. Ein in Polydimethylsiloxan (PDMS) abgeformtes Gitter mit einer Gitterperiode von 600 nm und einer Gittertiefe von 200 nm wird auf einen planaren Dünnschicht- Wellenleiter aufgesetzt. Analog zu den einstrukturierten Gittern ermöglicht das externe Gitter bei Einstrahlung unter einem bestimmten, wohldefinierten Winkel die Einkopplung einer bestimmten Beugungsordnung. Allerdings muss der Einstrahlwinkel mit einer extrem hohen Auflösung von 0,05° präzise eingestellt werden, was eine aufwändige rotatorische Lagerung der Anordnung aus Substrat, Wellenleiter und aufgesetztem Gitter erfordert. Selbst dann liegt die Koppeleffizienz nur im Bereich von etwa 1 %. Obwohl höhere Koppeleffizienzen theoretisch denkbar sein sollten, wurden diese nicht experimentell dargestellt. Ohnehin verhindert die aufwändige Apparatur zur Einstellung des Einstrahlwinkels des Freistrahls eine breite technische An- wendbarkeit.
Kurze Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter anzugeben, der eine effiziente Kopplung des Lichts ermöglicht und gleichzeitig einfach anwendbar und dementsprechend kostengünstig realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter gelöst, wobei die Einkoppelvorrichtung separat vom planaren Wellenleiter vorliegt. Die Einkoppelvorrichtung umfasst eine Justiereinheit, ein Kollimationselement und eine Gitterstruktur. Ein Lichtstrahlleiter zum Leiten eines Lichtstrahles von einer Lichtquelle hat ein Austrittsende, an dem der Lichtstrahl austritt. Die Justiereinheit ist zur Aufnahme dieses Austrittsendes ausgebildet. Die
Einkoppelvomchtung ist derart ausgebildet, dass das Kollimationselement Licht des aus dem Austrittsende austretenden Lichtstrahls aufweitet und kollimiert. Das kollimierte Licht fällt dann auf die Gitterstruktur. Ein Teil des Lichts ist in den planaren Wellenleiter einkoppelbar, wenn die separate Gitterstruktur in einem Bereich eines evaneszenten Feldes am planaren Wellenleiter positioniert wird. Die Justiereinheit ist derart ausgebildet, dass das Austrittsende des Lichtstrahlleiters relativ zum Kollimationselement justierbar ist, um einen Koppelwinkel des einzukoppelnden Lichts einzustellen. Bei einer Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung ist die Justiereinheit ausgebildet, um das Austrittsende in seiner Lage relativ zum Kollimationselement zu justieren, und ggf. auch um das Austrittsende in seinem Winkel relativ zum Kollimationselement zu justieren. Die Einkoppelvorrichtung kann mit einer Positioniereinheit verbindbar sein, die zum Positionieren der Gitterstruktur auf einem Objekttisch beispielsweise eines Mikroskops ausgebildet ist. Als Positioniereinheit kann beispielsweise ein Manipulator eines Mikroskops Verwendung finden, mit dem die erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung verbindbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Positioniereinheit auch in die Einkoppelvorrichtung integriert sein.
Die Justiereinheit kann insbesondere für eine Feineinstellung des Koppelwinkels ausgebildet sein, um durch eine entsprechende Justierung eine hohe Koppeleffizienz zu erreichen. Die erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung kann auf einen planaren Wellenleiter aufgesetzt werden, um sodann von der Positioniereinheit positioniert zu werden. Die
Positioniereinheit kann zusätzlich oder alternativ ausgebildet sein, um die Gitterstruktur in einem geringen Abstand vom Wellenleiter zu positionieren, so dass beispielsweise eine mechanische Abnutzung der Gitterstruktur und/oder Wellenleiteroberfläche minimiert wird.
Das Kollimationselement kann einen lichtdurchlässigen Körper umfassen, der unter dem Koppelwinkel angeschliffen ist. Der Koppelwinkel kann bspw. zur Einkopplung einer ersten (oder zweiten, etc.) Beugungsordnung der Gitterstruktur vorgesehen sein. Das Kollima- tionselement kann beispielsweise eine Kollimationslinse oder eine andere kollimierende Optik, gegebenenfalls kombiniert mit einem Glas- oder Quarzzylinder, eine Stablinse und/oder eine Gradienten-Index-Linse (GRIN) umfassen.
Bei einer bestimmten Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung ist die Gitterstruktur in eine Lichtaustrittsfläche des Kollimationselements einstrukturiert.
Eine Gitterlänge der Gitterstruktur kann schmaler als ein Durchmesser des aus dem Kollimationselement austretenden Lichtstrahls sein. Eine Gittertiefe der Gitterstruktur kann kleiner sein als eine Wellenlänge des verwendeten Lichts, beispielsweise die Wellenlänge eines Lichtstrahls. Eine Gittertiefe der Gitterstruktur kann in etwa vergleichbar mit einem durchschnittlichen Abstand des Gittes vom Wellenleiter sein, wie er sich auch bei Aufsetzen der Gitterstruktur auf den planaren Wellenleiter durch Unebenheiten und/oder eine Immersionsflüssigkeit ergibt. Für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich kann eine Git- tertiefe beispielsweise bevorzugt in der Größenordnung von 50 nm - 200 nm, besonders bevorzugt von 100 nm sein.
Die Justiereinheit kann zur Aufnahme des Austrittsendes eines als Lichtleitfaser ausgebildeten Lichtstrahlleiters ausgebildet sein. Die Lichtleitfaser kann insbesondere eine Single- Mode-Faser oder Monomode-Faser sein.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Mikroskop vorgeschlagen, welches eine der vorstehend skizzierten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung um- fasst.
Erfindungsgemäß wird weiterhin die Verwendung eines derart ausgebildeten Mikroskops für die Fluoreszenz-Mikroskopie, insbesondere die Evaneszenz-Feld-Mikroskopie vorgeschlagen. Erfindungsgemäß wird weiterhin die Verwendung einer Positioniereinheit, beispielsweise eines Manipulators, eines Mikroskops vorgeschlagen, um eine Gitterstruktur einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung wie vorstehend skizziert zu positionieren, zum Beispiel an einem Objekttisch des Mikroskops. Erfindungsgemäß wird gemäß einem weiteren Aspekt eine Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter vorgeschlagen, die separat vom planaren Wellenleiter vorliegt. Die Einkoppelvorrichtung umfasst eine Lichtleitfaser und eine Gitterstruktur. Die Lichtleitfaser ist zum Leiten eines Lichtstrahls von einer Lichtquelle ausgebildet und hat ein Austrittsende, an dem der Lichtstrahl austritt. Die Gitterstruktur ist in das Austrittsende der Lichtleitfaser einstrukturiert. Ein Teil des Lichts ist in den planaren Wellenleiter einkoppelbar, wenn die separate Gitterstruktur in einem Bereich eines evaneszenten Feldes am planaren Wellenleiter positioniert wird.
Der Lichtleitfaser kann insbesondere eine Multi-Mode-Faser sein. Das Austrittsende der Lichtleitfaser kann unter einem Koppelwinkel angeschliffen sein.
Die Einkoppelvorrichtung kann mit einer Positioniereinheit verbindbar sein, die zum Positionieren der Gitterstruktur auf einem Objekttisch, beispielsweise eines Mikroskops, aus- gebildet ist. Bei dieser Positioniereinheit kann es sich insbesondere um einen Manipulator eines Mikroskops handeln.
Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Mikroskop vorgeschlagen, welches eine wie vorste- hend skizzierte Einkoppelvorrichtung umfasst. Weiterhin wird die Verwendung eines derartigen Mikroskops für die Fluoreszenz-Mikroskopie, insbesondere die Evaneszenz-Feld - Mikroskopie vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin die Verwendung einer Positioniereinheit (bspw. eines Manipulators) eines Mikroskops vorgeschlagen, um eine Gitterstruktur einer
Einkoppelvorrichtung, wie vorstehend skizziert, auf einem Objekttisch des Mikroskops zu positionieren.
Schliesslich wird die Verwendung einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung wie vorstehend skizziert zur Evaneszenz-Feld- Anregung vorgeschlagen, bspw. im Bereich der Biosensorik, für Biochip-Anwendungen, etc. Bei derartigen Anwendungen kann die erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung insbesondere ohne bzw. unabhängig von einem Mikroskop zum Einsatz kommen. Vorteile der Erfindung
Die als konstruktive Einheit anzusehende erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung mit vom Wellenleiter separater Gitterstruktur ermöglicht ein einfaches Einstellen bzw. Einjustieren des Einstrahlwinkels auf die Gitterstruktur. Auf diese Weise kann beim Positionieren der Gitterstruktur der Einkoppelvorrichtung in einem Bereich eines evaneszenten Feldes in unmittelbarer Nähe des Wellenleiters eine hohe Koppeleffizienz erreicht werden. Somit kann insbesondere ein Laserstrahl effizient in einen Wellenleiter eingekoppelt werden, ohne dass dieser über eine beispielsweise eingeprägte Gitterstruktur verfügen muss. Die Einkoppelvomchtung kann für eine beliebig große Zahl an Wellenleitern (wie- der)verwendet werden. Aufwändige Strukturen zur Feinjustierung des Einkoppelwinkels entfallen. Darüberhinaus kann unter Umständen für die Positionierung der
Einkoppelvorrichtung beispielsweise auf einem Objekttisch eines Mikroskops ein an einem Mikroskop bereits vorhandener Manipulator verwendet werden. Da bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung in die Wellenleiter integrierte Gitterkoppler entfallen können, können Wellenleiterkomponenten kostengünstig gefertigt werden, was insbesondere bei wellenleiterbasierten Einwegprodukten, wie bei vielen Biochips, von Bedeutung ist. Darüber hinaus entfallen Restriktionen bei der Herstel- lung von Wellenleiterchips. So ist es beispielsweise bisher nicht möglich gewesen, Wellenleiter mit integrierten Gitterkopplern und gleichzeitig sehr kleinen, für die inverse Mikroskopie geeigneten Substratdicken herzustellen; dieses Problem entfällt nunmehr. Da der Laserstrahl nicht im Freifeld geführt werden muss, sondern einfach in ein entferntes Faserende eingekoppelt wird, ist eine den Laser hochgenau in Winkel und Lage zu den bisher verwendeten Gitterkopplern positionierende Mechanik überflüssig.
Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung kann auf einfachen, nicht speziell für Fluoreszenzanwendungen ausgerüsteten Mikroskopen eine Evaneszenzfeld- Anregung durchgeführt werden. Somit können einfache Mikroskope als Plattform für die beispielsweise Fluoreszenz-Mikroskopie verwendet werden. Die erforderlichen Nachrüstungen sind für Mikroskope und Probenträger, falls überhaupt erforderlich, kostengünstig möglich.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung umfasst auch z.B. dasjenige der TIRF("Total Internal Reflection Fluorescence")-Mikroskopie. Sowohl ein einfaches, zusammen mit einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung verwendetes Fluoreszenzmikroskop als auch eine TIRF-basierte Vorrichtung nutzen Fluoreszenzanregungen im evaneszenten Feld aus. Allerdings werden bei TIRF Wellenleiter einer größeren Dicke verwendet, bis hin zu Dicken im Submillimeter- oder Millimeterbereich. Dadurch wird erreicht, dass anstatt nur einer Mode viele Moden in den Wellenleiter eingekoppelt werden können, so dass der Koppelwinkel nicht mit derart hoher Genauigkeit eingestellt werden muss, wie dies bei der Einkopplung in einen Monomode- Wellenleiter erforderlich wäre.
Bei der Einkopplung einer Mehrzahl von Moden in einen dickeren Wellenleiter bilden sich allerdings im evaneszenten Feld angrenzend an die Oberfläche des Wellenleiters "Knoten" und "Bäuche", d.h. das Evaneszenzfeld ist ungleichmäßig und die entsprechende Fluoreszenzanregung daher ebenfalls. Dies erschwert die Auswertung von Fluoreszenzmessungen erheblich.
Gelingt eine Einkopplung in einen Monomode- Wellenleiter, ist die
Evaneszenzfeldanregung jedoch gleichmäßig, d.h. es liegen keine Bäuche oder Knoten vor. Die für eine Einkopplung in einen Dünnschicht- bzw. Monomode- Wellenleiter erforderli- che, hoch genaue Einstellung des Koppelwinkels wird bei einem Aspekt einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung durch das Vorsehen einer Justiereinheit erzielt, die derart ausgebildet ist, dass ein Austrittsende eines Lichtstrahlleiters relativ zu einem Kollimati- onselement justierbar ist. Eine hohe Koppeleffizienz kann überraschend einfach durch eine für den konkreten Einzelfall geeignete Auslegung der Justiereinheit erzielt werden und ist einfach reproduzierbar. Das resultierende, gleichmäßige Evaneszenzfeld im Nahbereich des Wellenleiters stellt eine entsprechend vorteilhafte Grundlage für Fluoreszenzanwendungen dar. Dies bedeutet etwa im Bereich der Fluoreszenzmikroskopie wesentliche Verbesserungen, wobei einfache Mikroskope zusammen mit der erfindungsgemäßen
Einkoppelvorrichtung komplizierte TIRF- Apparaturen ersetzen können.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren ersichtlich. Von diesen zeigt:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einkoppelvorrichtung;
Figur 2 eine Detailansicht der Gitterstruktur der Einkoppelvorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 3 eine Detailansicht der Justiereinheit der Einkoppelvorrichtung aus Figur 1 ;
Figur 4 in Form einer Prinzipskizze ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung verbunden mit einem Manipulator eines Mikroskops;
Figur 5 ein nochmals weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Einkoppelvorrichtung; und
Figur 6 eine Detailansicht der Einkoppelvorrichtung aus Figur 5 verbunden mit einem Manipulator eines Mikroskops.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren werden für gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung 100 zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter 102, der auf einem Substrat 104 aufgebracht ist. Die Einkoppelvorrichtung 100 um- fasst eine Justiereinheit 106, ein KoUimationselement 108 und eine Gitterstruktur 110. Ein als optische Faser 112 ausgeführter Lichtstrahlleiter ist in der Justiereinheit 106 aufgenommen. Ein Lichtstrahl 114 wird von einer entfernten Lichtquelle (nicht gezeigt) über die optische Faser 112 in die Einkoppelvorrichtung 100 geführt. Das Kollimationselement 108 weitet den Lichtstrahl 112 auf und kollimiert ihn. Das kollimierte Licht fällt auf die Gitterstruktur 110. Ein Teil 116 des Lichts 114 koppelt in den planaren Wellenleiter 102 ein, wenn sich die Gitterstruktur 110 in einem Bereich 118 eines evaneszenten Feldes 120 des Wellenleiters 102 befindet (d.h. dort positioniert wird bzw. ist).
Bei der optischen Faser 112 kann es sich konkret um eine Single-Mode-Faser handeln, die Licht mit einer Wellenlänge von 633 nm eines als Lichtquelle verwendeten He-Ne-Lasers führt. Bei dem planaren Wellenleiter 102 kann es sich insbesondere um einen Monomode- Wellenleiter (bspw. einen Dünnschicht- Wellenleiter) zum Leiten einer einzigen Mode handeln. Fig. 2 zeigt eine Lichtaustrittsfläche 200 des Kollimationselements 108 aus Fig. 1 in einer vergrößerten Ausschnittsansicht. Bei dem hier beschriebenen Beispiel umfasst das Kollimationselement 108 eine Gradientenoptik, d.h. eine Gradienten-Index(GRIN)-Linse 202, die bspw. eine Pitchlänge von 0.25, eine Numerische Apertur NA von 0.46 und einen Durchmesser von 1 Millimeter (mm) aufweisen kann. Die GRIN-Linse 202 ist unter einem Winkel 204 von bspw. 20° angeschliffen.
Die Gitterstruktur 110 ist unmittelbar in die Lichtaustrittsfläche 200 der GRIN-Linse 202 einstrukturiert. Dies kann bspw. durch direkte Laserablation unter Verwendung eines F2- Lasers bei 157 nm und einer Maskenprojektion erfolgen. Statt eines Rechteckprofils wie in Fig. 2 gezeigt kann etwa auch ein Sägezahn- oder Sinusprofil einstrukturiert werden. Eine Gitterperiode 206 kann bspw. 500 nm betragen. Für einen Durchmesser 208 des kollimierten Strahls 114 von zum Beispiel 250 μιη kann eine Länge 210 des Gitters bzw. Gitterstreifens 110 einen etwas kleineren Wert von z.B. 200 μιη haben. Eine Gittertiefe 212 kann etwa 100 nm betragen.
Bei Verwendung von Licht einer anderen Wellenlänge kann es vorteilhaft sein, die Werte von bspw. Gitterperiode und -tiefe anders zu wählen. Jedoch sollte eine Gittertiefe der Gitterstruktur kleiner sein als die Wellenlänge des verwendeten (monochromen) Lichts. Die Gittertiefe kann vergleichbar zur Reichweite des evaneszenten Feldes gewählt werden; eine größere Gittertiefe führt nicht mehr zu einer weiteren Erhöhung der erzielbaren Koppeleffizienz, während eine kleinere Gittertiefe die maximal erreichbare Koppeleffizienz verringert. Bei einer Abwandlung der hier diskutierten Einkoppelvorrichtung wird statt einer GRIN- Linse beispielsweise eine konventionelle (z.B. sphärische) Kollimationslinse oder eine Stablinse verwendet. Die Gitterstruktur kann etwa in Zusammenhang mit einem weiteren optischen Element vorliegen, beispielsweise einem Glas- oder Quarzzylinder.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 1 kann es sich bei der Anordnung aus Substrat 104 und Wellenleiter 102 beispielsweise um einen für eine Anwendung in der Biosensorik vorgesehenen Wellenleiter-Chip bzw. Biochip 121 handeln. So kann der Wellenleiter 102 beispielsweise aus Tantal(V)-oxid (Ta205) bei einer Schichtdicke 122 von 150 nm beste- hen, aufgebracht auf 0.7 mm Glassubstrat 104.
Bei der Anordnung in Fig. 1 wird die Gitterstruktur 110 mit direktem Kontakt auf die Oberfläche 124 des Wellenleiters 102 positioniert, bspw. aufgesetzt. Die Verwendung einer Immersionsflüssigkeit ist möglich, kann aber problematisch sein, da eine solche Flüs- sigkeit in der Regel zu einer Reduzierung des Brechungsindexunterschiedes führt. Die
Flüssigkeit dringt eventuell auch in das Gitter ein, so dass hier der Übergang vom Material der Gitterstruktur zur Umgebung (hierbei kann es sich bspw. um einen Übergang Glas - Luft handeln) verändert wird. Das direkte Aufsetzen des Gitters auf den Wellenleiter ist in vielen Fällen unproblematisch, bspw. wenn die Gitterstruktur aus Glas besteht, ist diese hart genug, um eine Vielzahl von Anwendungen zu überstehen. - Aufgrund von Unebenheiten wird stets ein endlicher Abstand zwischen Gitterstruktur 110 und Wellenleiteroberfläche 124 verbleiben. Das Aufsetzen oder sonstige Positionieren der Gitterstruktur der erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung muss jedenfalls so erfolgen, dass ein gegebenenfalls verbleibender effektiver Abstand kleiner ist als die Reichweite 118 des evaneszenten Feldes, um eine Kopplung zu ermöglichen, d.h. damit das hochfrequente Gitter die zur Kopplung notwendige Modulation des Brechungsindex im Wellenleiter induzieren kann. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel 100 einer
Einkoppelvorrichtung sind Koppeleffizienzen im Bereich von bis zu 40 % oder mehr erzielbar.
Für eine große Koppeleffizienz muss der Koppelwinkel sehr genau einstellbar sein. Der optimale Koppelwinkel hängt u.a. auch geringfügig vom Abstand zwischen Gitterstruktur und Wellenleiteroberfläche ab, der wiederum im Detail von den konkreten Anwendungsbedingungen abhängt. Eine Grobeinstellung des Koppelwinkels, wie sie durch das unter dem Winkel 204 (Fig. 2) angeschliffene Kollimationselement bereitgestellt wird, reicht für die Erzielung hoher Koppeleffizienzen in der Regel nicht aus. Die Einkoppelvorrichtung 100 bietet eine Möglichkeit zur hochgenauen Feinjustierung des Koppelwinkels über die Justiereinheit 106. Eine genauere Darstellung der Justiereinheit 106 ist in Fig. 3 gegeben. Das Austrittsende 302 der Single-Mode-Faser 112 ist in eine Positioniermechanik 304 der Justiereinheit 106 aufgenommen. Wie durch den Doppelpfeil 306 angedeutet, ist die Mechanik 304 ausgebildet, eine Lage des Austrittsendes 302 (und damit des Lichtstrahls 114) relativ zum KoUimationselement 108 einzustellen. Die Mechanik 304 kann weiterhin ausgebildet sein, eine Winkelposition des Austrittsendes 302 relativ zum KoUimationselement 108 einzustellen, und damit einen Winkel, unter dem der Lichtstrahl 114 in das KoUimationselement eintritt, dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Im Grundsatz verändert eine Veränderung der Lage der Faser 112 den Koppelwinkel, während eine Veränderung des Winkels der Faser 112 lediglich die Lage des aus der Gitterstruktur austretenden 'Lichtflecks' verändert.
Ein Bediener der Justiereinheit 106 greift über ein Einstellelement 310 auf die
Positioniermechanik 304 zu. Entsprechend einer konkreten Position in Winkel und Lage des Austrittsendes 302 ändert sich der Durchgang des Strahls 114 durch das KoUimationselement 108 und das Auftreffen des Strahls 114 auf die Gitterstruktur 110 (Fig. 1). Auf diese Weise kann der Koppelwinkel des einzukoppelnden Lichts justiert werden. In einem Mikroskopier-Umfeld kann ein Bediener durch Bedienung des Einstellelements 310 und bspw. gleichzeitige Beobachtung von in den Wellenleiter eingekoppelten Licht die Koppeleffizienz auf einfache Weise optimieren. Hierfür kann bspw. Licht aus dem Wellenleiter wieder ausgekoppelt werden oder es kann die Koppeleffizienz anhand des Auftretens von Fluoreszenzerscheinungen beurteilt werden. Bei geringfügiger Dejustage des Koppelwinkels geht die Einkopplung verloren.
Fig. 4 zeigt in Form einer perspektivischen Prinzipskizze die Verwendung eines weiteren Ausführungsbeispiels 400 einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung an einem Mikroskop 402. Ein Biochip 404 weist wie der Biochip 121 aus Fig. 1 einen planaren Dünnschicht-Wellenleiter 405 auf. Der Biochip befindet sich auf einem Objekttisch 406 des Mikroskops 402. Die Einkoppelvorrichtung 400 weist vergleichbare Komponenten wie die in Fig. 1 illustrierte Einkoppelvorrichtung 100 auf, die jedoch in eine äußere Ummantelung 408 der Einkoppelvorrichtung 400 aufgenommen und daher in der Ansicht der Fig. 4 nicht sichtbar sind. Weiterhin verfügt die Einkoppelvorrichtung 400 über eine Single-Mode- Faser 410, die auf vergleichbare Weise wie in den Figuren 1 und 3 anhand der Faser 112 gezeigt, Licht in die Einkoppelvorrichtung 400 hineinführt. Die Faser 410 verfügt über ein Eintrittsende 412, über das Licht einer entfernten Laserquelle 414 und gegebenenfalls eine weitere Faser 416 in die Faser 410 bzw. die Einkoppelvorrichtung 400 eingespeist wird. Die Einkoppelvorrichtung 400 wird durch einen Manipulator 418 gehalten, der bspw. ein integrierter Bestandteil des Mikroskops 402 sein kann. Durch den Manipulator 418 wird die Einkoppelvorrichtung mit ihrem unter dem gewünschten Koppelwinkel angeschliffenen Ende (vgl. Fig. 1 und 2) plan auf dem planaren Wellenleiter 405 des Biochips 404 po- sitioniert, bspw. aufgesetzt, und so gehalten. Wie aus Fig. 4 unmittelbar ersichtlich, kann der Wellenleiter 405 insgesamt plan ausgeführt sein; für die Einkopplung von Licht mittels einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung ist es allerdings nur erforderlich, dass der Wellenleiter im Bereich der aufgesetzten Gitterstruktur plan ist. Abgesehen davon kann der Wellenleiter aber im Prinzip insgesamt durchaus auch eine andere Form, bspw. eine kon- vexe oder konkave Form haben. Es wird angemerkt, dass auch diese abweichenden Formgebungen unter die Bezeichnung "planarer Wellenleiter" fallen sollen.
Nach dem Aufsetzen der Einkoppelvorrichtung 400 auf den Wellenleiter 405 und ggf. den Anschluss der Laserquelle 414 muss zur Erzielung einer hohen Koppeleffizienz der Kop- pelwinkel feinjustiert werden. Hierzu ist der Einkoppelvorrichtung 400, statt eines unmittelbar mechanischen Einstellelements 310 wie in Fig. 3 gezeigt, eine entfernte Steuerung 420 zugeordnet, die über eine Verbindung 422 auf die Justiereinheit der
Einkoppelvorrichtung 400 zugreift. Die Verbindung 422 kann bspw. als (elektrische) Kabelverbindung ausgeführt sein.
Wie aus der Fig. 4 unmittelbar ersichtlich, kann die Einkoppelvorrichtung 400 mittels des Manipulators 418 frei auf dem Wellenleiter 405 positioniert werden, bspw. in der Nähe eines Bildfeldes 424, und wieder vom Wellenleiter 405 bzw. Biochip 404 entfernt werden. Die Einkoppelvorrichtung kann so für die Einkopplung von Licht in eine prinzipiell unbe- grenzte Anzahl an planaren Wellenleitern genutzt werden. Diese Wellenleiter bzw. die diese Wellenleiter enthaltenden Anordnungen (Biochips, etc.) benötigen keine weiteren Einkoppelvorrichtungen wie bspw. eingeprägte Gitterkoppler und können deshalb einfach ausgeführt sein. Statt eines vorhandenen Manipulators kann dieser oder eine vergleichbare
Positioniermechanik auch nachträglich an einem Verfahrtisch eines Mikroskops oder eines Chipreaders angebracht werden. Eine derartige Mechanik kann bspw. zusammen mit einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung zum Anschluss an ein handelsübliches Mikroskop ausgeliefert werden. Die Einkoppelvorrichtung 400 kann in das Mikroskop 402 inte- griert sein oder kann als Zubehör ausgeliefert werden.
Die erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung 400 ermöglicht die Verwendung eines beliebigen Mikroskops etwa im Bereich der Fluoreszenz-Mikroskopie, bzw. der Evaneszenz- Feld- Anregungen. Es kann auf einfache Weise, basierend auf einer einzelnen Mode, ein homogenes evaneszentes Feld an der Wellenleiteroberfläche erzeugt werden. Somit kann für viele Anwendungsfälle zum Beispiel auf komplexe und entsprechend teure Through- Optics-Systeme verzichtet werden.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 500 einer erfindungsgemäßen
Einkoppelvorrichtung zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter 502, der auf einem Substrat 504 aufgebracht ist. Die Einkoppelvorrichtung 500 umfasst einen Lichtstrahlleiter 506 und eine Gitterstruktur 508. Der Lichtstrahlleiter 506 ist als optische Faser (bspw. als Multi-Mode-Faser mit i.d.R. einer größeren Kopplungslänge als einer Single-Mode-Faser) zum Leiten eines Laserstrahls 510 von einer Laserquelle (nicht gezeigt) ausgeführt. Der Laserstrahl 510 tritt an einem Austrittsende 512 der Faser 506 aus. Die Gitterstruktur 508 ist in das Austrittsende 512 der Faser 506 einstrukturiert. Das Austrittsende 512 ist unter einem gewünschten Koppelwinkel angeschliffen.
Ein Teil des Lichts 510 ist in den planaren Wellenleiter 502 einkoppelbar, wenn die Gitterstruktur 508 in einen Bereich 514 eines evaneszenten Feldes 516 am planaren Wellenleiter 502 eingebracht wird. Für die Eigenschaften der Gitterstruktur 508 gilt das oben in Bezug auf die Gitterstruktur 110 Gesagte sinngemäß.
Fig. 6 illustriert die Verwendung der Einkoppelvorrichtung 500 an einem Mikroskop 602. Ein Biochip 604 weist wie der Biochip 121 aus Fig. 1 einen planaren Dünnschicht- Wellenleiter 606 auf. Der Biochip 604 befindet sich auf einem Objekttisch 608 des Mikroskops 602. In die Faser 506 der Einkoppelvorrichtung 500 wird direkt oder indirekt das Licht einer entfernten Laserquelle 610 eingespeist.
Die Einkoppelvorrichtung 500 wird durch Manipulatoren 612 und 614 gehalten. Einer oder beide dieser Manipulatoren können ein integrierter Bestandteil des Mikroskops 602 sein. Die Manipulatoren 612 und 614 wirken zusammen, um die Einkoppelvorrichtung 500 mit ihrem unter dem gewünschten Koppelwinkel angeschliffenen Ende (vgl. Fig. 5) plan auf dem planaren Wellenleiter 606 des Biochips 604 aufzusetzen und so zu halten. Einer der beiden Manipulatoren (612) kann dabei primär für eine frei wählbare Grobpositionierung der Einkopplungsvomchtung 500 beispielsweise nahe an einem Bildfeld 616 verwendet werden, während der andere der beiden Manipulatoren (614) für die exakte Positionierung der Einkopplungsvomchtung 500 auf der Wellenleiteroberfläche verwendet wird, und auch zu einer gewissen Justierung des Austrittsendes 512 relativ zur Wellenleiteroberfläche verwendet werden kann, um auf diese Weise eine Optimierung des Koppelwinkels zu erreichen. Die Einkoppelvorrichtung 500 kann mittels der beiden Manipulatoren 612, 614 frei auf der Oberfläche des Wellenleiters positioniert werden. Die sich diesbezüglich ergebenden Vorteile sind oben in Bezug auf das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ausgeführt und gelten hier entsprechend.
Ohne Kollimationsoptik hat die Gitterstruktur 508 der Einkopplungsvorrichtung eine vergleichsweise geringe Gitterlänge. Die daraus resultierende geringe Kopplungslänge führt zu einer im allgemeinen geringen Kopplungseffizienz, die im Bereich von bspw. wenigen Prozent liegt. Diese Art der Kopplung ist daher für Anwendungen wie etwa Materialuntersuchungen geeignet, bei denen die Koppeleffizienzen keine entscheidende Rolle spielen. Dementsprechend weist das hier gezeigte Ausführungsbeispiel 500 einer erfindungsgemäßen Einkoppelvorrichtung keine speziellen Einrichtungen zur Feineinstellung des Koppelwinkels auf. Bei einer Abwandlung des in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiels wird statt zwei Manipulatoren nur ein einziger Manipulator verwendet.
Die Einkoppelvorrichtung 500 kann in das Mikroskop 602 integriert sein oder kann als Zubehör für dieses ausgeliefert werden. Einer oder beide der Manipulatoren 612 und 614 (oder eine vergleichbare Positioniermechanik) kann ebenfalls als Zubehör zum Mikroskop 602 und/oder der Einkoppelvorrichtung 500 auch nachträglich zum Anbringen an einem Verfahrtisch eines Mikroskops oder eines Chipreaders vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Einkoppelvorrichtung 500 zusammen mit einem oder beiden der Manipulatoren 612, 614 zum Verwendung mit dem Mikroskop 602 ausgeliefert werden. Die erfindungsgemäße Einkoppelvorrichtung 500 ermöglicht die Verwendung eines beliebigen Mikroskops bspw. für die Materialprüfung.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

M67191PC Patentansprüche
1. Einkoppelvorrichtung (100) zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter (102), wobei die Einkoppelvorrichtung separat vom planaren Wellenleiter vorliegt und folgendes umfasst:
- eine Justiereinheit (106);
- ein Kollimationselement (108); und
- eine Gitterstruktur (110); wobei ein Lichtstrahlleiter (112) zum Leiten eines Lichtstrahls (114) von einer Lichtquelle ein Austrittsende (302) hat, an dem der Lichtstrahl (114) austritt, und die Justiereinheit (106) zur Aufnahme des Austrittsendes (302) ausgebildet ist; und wobei die Einkoppelvorrichtung (100) derart ausgebildet ist, dass das Kollimationselement (108) Licht des aus dem Austrittsende (302) austretenden Lichtstrahls (114) kollimiert; und das kollimierte Licht auf die Gitterstruktur (110) fällt, so dass ein Teil des Lichts in den planaren Wellenleiter (102) einkoppelbar ist, wenn die separate Gitterstruktur (110) in einem Bereich (118) eines evaneszenten Feldes (120) am planaren Wellenleiter (102) positioniert wird; wobei die Justiereinheit (106) derart ausgebildet ist, dass das Austrittsende (302) des Lichtstrahlleiters (112) relativ zum Kollimationselement (108) justierbar ist, um einen Koppelwinkel des einzukoppelnden Lichts einzustellen.
2. Einkoppelvorrichtung nach Anspruch 1,
wobei die Justiereinheit (106) ausgebildet ist, das Austrittsende (302) in seiner Lage relativ zum KoUimationselement (108) zu justieren.
3. Einkoppelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Einkoppelvorrichtung (400) mit einer Positioniereinheit (418) verbindbar ist, die zum Positionieren der Gitterstruktur auf einem Objekttisch (406) ausgebildet ist.
4. Einkoppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das KoUimationselement (108) einen lichtdurchlässigen Körper (202) umfasst, der unter dem Koppelwinkel angeschliffen ist.
5. Einkoppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das KoUimationselement eine Kollimationslinse umfasst.
6. Einkoppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das KoUimationselement (108) eine Gradienten-Index-Linse (202) umfasst.
7. Einkoppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Gitterstruktur (110) in eine Lichtaustrittsfläche (200) des Kollimationselements (108) einstrukturiert ist.
8. Einkoppelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Gittertiefe (212) der Gitterstruktur (110) kleiner ist als eine Wellenlänge des Lichts.
9. Einkoppelvorrichtung (500) zum Einkoppeln von Licht in einen planaren Wellenleiter (502), wobei die Einkoppelvorrichtung separat vom planaren Wellenleiter vorliegt und folgendes umfasst:
- eine Lichtleitfaser (506), und
- eine Gitterstruktur (508); wobei die Lichtleitfaser (506) zum Leiten eines Lichtstrahls (510) von einer Lichtquelle ausgebildet ist und ein Austrittsende (512) hat, an dem der Lichtstrahl (510) austritt, und wobei die Gitterstruktur (508) in das Austrittsende (512) der Lichtleitfaser (506) einstrukturiert ist, so dass ein Teil des Lichts in den planaren Wellenleiter (502) einkoppelbar ist, wenn die separate Gitterstruktur (508) in einem Bereich (514) eines evaneszenten Feldes (516) am planaren Wellenleiter (502) positioniert wird.
10. Einkoppelvorrichtung nach Anspruch 9,
wobei das Austrittsende (512) der Lichtleitfaser (506) unter einem Koppelwinkel angeschliffen ist.
11. Einkoppelvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
wobei die Einkoppelvorrichtung (500) mit einer Positioniereinheit (612) verbindbar ist, die zum Positionieren der Gitterstruktur (508) auf einem Objekttisch (608) ausgebildet ist.
12. Mikroskop (402, 602), umfassend eine Einkoppelvorrichtung (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder eine Einkoppelvorrichtung (500) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.
13. Verwendung eines Mikroskops nach Anspruch 12 für die Fluoreszenz-Mikroskopie, insbesondere die Evaneszenz-Feld-Mikroskopie.
14. Verwendung einer Einkoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Einkoppelvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 zur Evaneszenz-Feld- Anregung.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991739A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 瞻博网络公司 用于耦合光的光栅和透镜系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9235097B2 (en) 2012-02-03 2016-01-12 Micron Technology, Inc. Active alignment of optical fiber to chip using liquid crystals
CN103353675B (zh) * 2013-07-02 2015-11-11 浙江大学 基于微结构的移频超分辨显微成像方法和装置
DE102016214689A1 (de) * 2016-07-22 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Integriertes optisches System und Verfahren zum Einkoppeln von Strahlung in einem integrierten optischen System
DE102017101626B4 (de) * 2017-01-27 2018-09-13 Carl Zeiss Ag Vorrichtungen, Verfahren und Probenhalter zum Testen von photonischen integrierten Schaltungen sowie photonische integrierte Schaltungen
DE102018202591A1 (de) 2018-02-21 2019-08-22 Robert Bosch Gmbh Optisches System sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems
DE102021131952A1 (de) * 2021-12-03 2023-06-07 Interherence GmbH Optisches Modul

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819484B2 (en) * 2001-11-06 2004-11-16 Olympus Optical Co., Ltd. Total internal reflection illumination apparatus and microscope using this total internal reflection illumination apparatus
US20060018597A1 (en) * 2004-07-23 2006-01-26 Sioptical, Inc. Liquid crystal grating coupling
US7433563B2 (en) * 2005-05-25 2008-10-07 University Of Vermont And State Agricultural College Optical fiber microscopy launch system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. KOCABAS ET AL.: "An elastomeric grating coupler", JOURNAL OF OPTICS A: PURE AND APPLIED OPTICS, vol. 8, no. 1, 2006, pages 85 - 87

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107991739A (zh) * 2016-10-26 2018-05-04 瞻博网络公司 用于耦合光的光栅和透镜系统
CN107991739B (zh) * 2016-10-26 2020-10-16 瞻博网络公司 用于耦合光的光栅和透镜系统
CN112034557A (zh) * 2016-10-26 2020-12-04 瞻博网络公司 用于耦合光的光栅和透镜系统

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