上海交通大學紀幸辰獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉上海交通大學申請的專利基于光子芯片的SD-OCT系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116609269B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-08發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310542860.7,技術領域涉及:G01N21/01;該發明授權基于光子芯片的SD-OCT系統是由紀幸辰;凌玉燁;陳君琢;蘇翼凱設計研發完成,并于2023-05-15向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于光子芯片的SD-OCT系統在說明書摘要公布了:一種基于光子芯片的集成化譜域光學相干層析成像系統,包括:光源芯片、干涉儀芯片和光譜探測器,其中:光源芯片輸出寬譜的光至干涉儀芯片,經干涉儀芯片分束后分別通過樣本臂和參考臂輸出至待測樣品以及干涉儀芯片內置的反射器,樣本臂的光對待測樣品進行掃描的反射光與參考臂的光在干涉儀芯片上生成干涉信號后輸出至光譜探測器,光譜探測器通過信號處理得到待測樣品的圖像。本發明采用集成光子芯片替代傳統系統中的分立元件,對整個成像系統,包括光源、干涉儀、光譜儀等元件提出集成化方案,可以適用于工作中心波長在850nm,1060nm,1300nm、1700nm等OCT成像常用波段,在尺寸和成本上大幅度縮減。
本發明授權基于光子芯片的SD-OCT系統在權利要求書中公布了:1.一種基于光子芯片的集成化譜域光學相干層析成像系統,其特征在于,包括:光源芯片、干涉儀芯片和光譜探測器,其中:光源芯片輸出寬譜的光至干涉儀芯片,經干涉儀芯片分束后分別通過樣本臂和參考臂輸出至待測樣品以及干涉儀芯片內置的反射器,樣本臂的光對待測樣品進行掃描的反射光與參考臂的光在干涉儀芯片上生成干涉信號后輸出至光譜探測器,光譜探測器通過信號處理得到待測樣品的圖像; 所述的干涉儀芯片包括:輸入端、分束器、參考臂、樣本臂、輸出端和反射器,其中:輸入端與光源芯片之間直接耦合或間接耦合及封裝,輸出端通過與MEMS掃描儀配合對樣本進行掃描或通過光學相控陣對樣本完成掃描,參考臂的光程與樣本臂的片上和片外的光程總和相匹配; 所述的光源芯片通過以下任意一種方式實現: a使用氮化硅諧振器產生頻率梳作為光源,通過自注入鎖定和非線性過程產生寬帶頻譜,為產生中心波長為1050nm的頻率梳;在1050nm的泵浦波長下,泵浦為700mW,在氮化硅高度為700nm,寬度為1300nm的條件下,由于色散調控,氮化硅芯片產生適用于SD-OCT的廣譜光學頻率梳; b使用共封裝的超輻射發光二極管芯片與氮化硅光子芯片,具體為:先在硅襯底晶片上預刻蝕溝槽后嵌入超輻射發光二極管; 所述的光譜探測器通過以下方式實現: 采用氮化硅制備共傳播固定傅里葉變換光譜儀,具體為:首先將光信號分成兩個平行的不同脊寬的氮化硅脊波導,以獲得兩個受激波導管模式的漸逝場的所需重疊;由于受激模式的傳播常數略有不同,兩個波導管之間會產生干涉圖案,通過在波導管之間放置光柵,干涉圖案向上衍射到光電二極管陣列; 所述的干涉儀芯片上的所有器件均由高折射率波導層和低折射率包層組成,通過高折射率波導層將光束縛并實現低損耗傳播,并且與光源芯片、探測器集成在同一襯底材料上; 所述的干涉儀芯片基于氮化硅光子平臺進行集成,具體為:參考臂由一根長且低損耗的氮化硅波導管和一個可調集成微加熱器組成以匹配樣本臂所需的路徑長度; 所述的光源芯片為氮化硅諧振器或共封裝的超輻射發光二極管芯片與氮化硅光子芯片; 所述的匹配,通過集成微加熱器對參考臂的長度進行熱調處理以精細調節實現光程匹配,該微加熱器在1mV的外加電壓下達到納米級的調節分辨率; 所述的光譜探測器為寬譜、高空間分辨率探測器,其探測光譜寬度與光源芯片的頻譜帶寬相匹配; 所述的預刻蝕溝槽由光刻所限定,硅襯底晶片使用高縱橫比等離子體刻蝕工藝或KOH濕法刻蝕進行刻蝕,氮化硅器件的邊緣耦合器采用喇叭口結構以匹配輻射發光二極管的輸出模斑,確保最佳耦合后,通過粘合劑和紫外光固化將超輻射發光二極管芯片與氮化硅光子芯片封裝在同一載體上。
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