使光入射到光波導中的入射方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2014年8月5日提交的日本專利申請No. 2014-159282的優(yōu)先權(quán)，其 全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術領域
[0002] 本申請涉及一種使光入射到光波導中的入射方法。
【背景技術】
[0003] 近年來，已經(jīng)提出了作為小型高靈敏度傳感器的如下傳感器：其包括平面型聚合 物光波導，并且選擇性地包括感測膜（sensingfilm)，該感測膜通過使用聚合物光波導的 表面上產(chǎn)生的漸逝波（evanescentwave)與預定物質(zhì)、金屬薄膜等進行反應，用于進行各種 化學分析和/或生物分析（例如，國際公開第W0 2008/75578號、日本特開2000-19100號 公報和日本特開2007-263736號公報）。
[0004] 然而，對于少量樣品的微細變化和/或微量成分的檢測的需求一直在增長，因此， 在使用上述傳感器的分析中需要進一步提高檢測靈敏度。特別地，從信噪比的視角出發(fā)，增 強信號是重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有技術的問題做出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種具有非常優(yōu) 異的檢測靈敏度（例如，S/N比）的傳感器（例如，SPR傳感器）等。
[0006] 在上述傳感器中，當光入射到光波導的芯時，具有與芯直徑基本相同的直徑的光 通常穿過準直器（collimator)、集光透鏡、光纖等入射到芯。與之相對的，本發(fā)明的發(fā)明人 經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)通過光纖等使得來自光源的光大幅損失，并且本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當光在以 下的特定條件下入射到芯時增加了被導入芯中的光的量而獲得大的信號，從而實現(xiàn)了本發(fā) 明。
[0007] 本發(fā)明提供一種使光入射到多模光波導的芯層的入射方法，所述多模光波導包括 下包層和芯層，以所述芯層的至少一部分與所述下包層鄰接的方式形成所述芯層。在該方 法中，光在所述多模光波導的入射口側(cè)端面處的光斑完全包括所述芯層的入射口，光在所 述多模光波導的入射口側(cè)端面處的光斑面積為所述芯層的入射口的面積的兩倍或更大。此 外，光在所述芯層的入射口端面處的入射角度范圍為從10°到30°。
[0008] 在一個實施方式中，光在所述多模光波導的入射口側(cè)端面處的光斑直徑為100μπι 或更大。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了SPR傳感器測定方法。該方法包括通過所述光的 入射方法使光入射到SPR傳感器元件的芯層。所述SPR傳感器元件包括：（i)多模光波導， 所述多模光波導包括下包層和芯層，以所述芯層的至少一部分與所述下包層鄰接的方式形 成所述芯層；以及（ii)覆蓋所述芯層的金屬層。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種SPR傳感器。本發(fā)明的SPR傳感器包括：（i)SPR 傳感器元件，所述SPR傳感器元件包括（a)多模光波導和（b)覆蓋所述芯層的金屬層，所述 多模光波導包括下包層和芯層，以所述芯層的至少一部分與所述下包層鄰接的方式形成所 述芯層；（ii)光源。所述光源被配置成使得從所述光源發(fā)出的光在所述多模光波導的入射 口側(cè)端面處形成如下的光斑：該光斑完全包括所述芯層的入射口并且該光斑的面積是所述 芯層的入射口的面積的兩倍或更大，并且所述光源被配置成使得光以從10°到30°的入 射角度范圍入射到所述芯層的入射口端面。
[0011] 在本發(fā)明的又一實施方式中，本發(fā)明的SPR傳感器包括：（i)SPR傳感器元件，所述SPR傳感器元件包括（a)多模光波導和（b)覆蓋所述芯層的金屬層，所述多模光波導包括 下包層和芯層，以所述芯層的至少一部分與所述下包層鄰接的方式形成所述芯層；（ii)光 源，以及（iii)裝置，所述裝置用于使從所述光源發(fā)出的光在所述多模光波導的入射口側(cè) 端面處形成如下的光斑：該光斑完全包括所述芯層的入射口并且該光斑的面積是所述芯層 的入射口的面積的兩倍或更大，所述裝置還用于使光以從10°到30°的入射角度范圍入 射到所述芯層的入射口端面。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，通過使光在預定條件下入射到芯，可以有效地將來 自光源的光引導到芯中。結(jié)果，透過芯出射的光的強度（即、信號強度）增加，因此能夠以 高精度進行測定。另外，還獲得了可以使用廉價光源的效果。
【附圖說明】
[0013] 圖1是用于示出本發(fā)明中優(yōu)選使用的SPR傳感器元件的示意性立體圖。
[0014] 圖2是沿著圖1的SPR傳感器元件的線Ia-Ia截取的示意性截面圖。
[0015] 圖3是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的光入射方法的示意圖。
[0016] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的光入射方法中當從入射口側(cè)觀察時的SPR傳 感器元件的示意圖。
[0017] 圖5是用于示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的光入射方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明的光入射方法為一種使光入射到多模光波導的芯層的方法，所述多模光波 導包括下包層和芯層，以所述芯層的至少一部分與所述下包層鄰接的方式形成所述芯層。 在本發(fā)明的光的入射方法中，光在所述多模光波導的入射口側(cè)端面處的光斑完全包括所述 芯層的入射口，光在所述多模光波導的入射口側(cè)端面處的光斑面積為所述芯層的入射口的 面積的兩倍或更大，光在所述芯層的入射口端面處的入射角度范圍為從10°到30°。當從 光源射出的光在上述條件下入射到芯層中時，相比于現(xiàn)有技術的光入射方法，在減少了諸 如連接損失等的光量損失的情況下，光能夠在芯層中被有效地引導。結(jié)果，能夠增加透過芯 層的出射光的強度（即、信號強度），因此能夠以高精度進行分析和測量。
[0019] 從獲得本發(fā)明的優(yōu)選效果的視角出發(fā)，優(yōu)選光波導形成用于化學分析或生物分析 的傳感器的檢測單元。圖1是用于示出SPR傳感器元件的示意性立體圖，其中，光波導形成 了檢測單元的一部分，圖2是SPR傳感器元件的示意性截面圖。如圖1和圖2所示，SPR傳 感器元件100形成為在平面圖中為大致矩形的有底的框形狀，并且SPR傳感器元件100包 括：光波導10和金屬層13,其中，光波導10包括下包層11和芯層12,芯層12以其上表面 暴露的方式埋設在下包層11中，金屬層13覆蓋下包層11和芯層12的一部分。光波導10 和金屬層13用作被構(gòu)造成檢測樣品的狀態(tài)和/或變化的檢測單元20。在圖示的實施方式 中，SPR傳感器元件100包括樣品載置部30,樣品載置部30設置成與檢測單元20鄰接。樣 品載置部30由上包層14限定。只要能夠適當?shù)卦O置樣品載置部30,上包層14可以被省 略。在樣品載置部30中，載置待分析的樣品（例如，溶液或粉末），以便使樣品與檢測單元 (實質(zhì)上為金屬層）接觸。
[0020] 下包層11形成為具有預定厚度的、在平面圖中為大致矩形的板的形狀。下包層的 厚度（從芯層的上表面開始的厚度）例如為從5μm到400μm。
[0021] 下包層11可以由具有比后述的芯層的折射率低的折射率的合適的材料形成。材 料的具體示例包括：氟樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、硅樹脂、丙烯酸類樹脂 及其改性產(chǎn)物（例如，芴改性產(chǎn)物、氘改性產(chǎn)物和在除了氟樹脂以外的樹脂的情況下，氟改 性產(chǎn)物）。這些樹脂可以單獨使用或者結(jié)合使用。這些樹脂均能夠優(yōu)選地通過混入感光劑 而用作為感光性材料。
[0022] 下包層11可以含有上述樹脂之外的顆粒。通過將顆粒分散在下包層11中，能夠 進一步提高S/N比?？梢允褂媚軌蛟龃笙掳鼘?1的表面的光反射率和/或減小下包層11 中的光透射率的任何適合的顆粒作為上述