CN1961207A - 介电微腔传感器 - Google Patents

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Abstract

在微腔传感器中使用凸出状微腔(500)提供了在对准和制造中的再现性方面的优点。凸出状微腔的阵列可以和多个波导一起使用。另外，凸出状微腔可用由聚合物材料制成的至少外层形成，并可全部由聚合物材料形成。这给制造带来了便利，因为微腔可以模制，并且还可按阵列配置可再现地模制。

Description

介电微腔传感器
技术领域
本发明总的来说直接涉及光学设备，更具体而言涉及采用微谐振腔的光学传感器。
背景技术
目前对微球和微盘作为光学传感器在生化感测中的应用在进行密集的研究。尽管由玻璃制成的微球具有极高Q因子(＞106)的特征，但缺乏大规模生产和对准微球谐振腔的适当方法阻碍了它们作为可行产品被接受。另一方面，基于半导体晶片的微盘或微环相对易于大量制造。可以使用光刻技术，例如干/湿刻蚀和层淀积，来调整它们相对于波导的位置。然而，这些谐振腔的Q因子通常低于104，这至少部分是由于表面粗糙度和材料吸收。
其他用于形成微腔的方法包括通过切割光纤形成圆柱形腔。这实现了以低成本大规模生产具有较高可达到的Q因子和受控的尺寸的环形谐振腔。然而，这种圆柱形微谐振腔的特征为只有二维的光限制，并且光能够沿垂直于平表面的方向自由传播。因此，在波导和圆柱形环谐振腔之间的任何未对准会导致光耦合到微腔的有损模式，造成光增强中的下降。
发明内容
本发明针对凸出状(bulge-like)微腔的使用。
特别是，本发明的一个实施例针对一种微谐振腔阵列设备，其包括彼此间隔开的至少第一和第二光波导。第一凸出状微腔部件用至少第一和第二凸出状微腔形成并跨所述第一和第二光波导延伸。第一凸出状微腔设置得接近第一光波导，以光学耦合第一凸出状微腔和第一光波导之间的光。第二凸出状微腔设置得接近第二光波导，以光学耦合第二凸出状微腔和第二光波导之间的光。
本发明的另一个实施例针对一种凸出状微腔设备，其包括发射输出光的光源和第一光波导，该第一光波导耦合以接收来自所述光源的输出光。第一凸出状微腔设置得接近第一光波导，以与第一光波导光学耦合。凸出状腔具有至少聚合物材料的外层并具有沿纵轴拉长的体部。凸出状微腔具有回音壁模式，该回音壁模式对于从第一光波导耦合的光具有高于1000的Q值，并且所述聚合物材料在所述输出光的波长处为基本透明的。
本发明的上述内容并非意味着描述每个图示的实施例或者本发明的每个实施方式。下面的图和详细的说明更具体地举例说明这些实施例。
附图说明
根据下面结合附图对本发明的不同实施例的详细描述，可更全面的理解本发明，其中：
图1A-1C示意性地示出微腔传感器的不同实施例；
图2示意性地示出微腔谐振腔中的回音壁模式；
图3A-3C示意性地分别示出圆柱形、球形和凸出状的微腔；
图4A-4C示意性地分别示出图3A-3C中示出的微腔的谐振谱部分；
图5A和5B示意性地示出根据本发明原理的凸出状腔的不同实施例；
图6示出由光纤形成的凸出状微腔的照片；
图7、8A和8B表示图6所示的凸出状腔的谐振谱；
图9A示出在光纤中形成的圆柱形微腔的照片；
图9B和9C表示图9A所示的圆柱形微腔的谐振谱；
图10示意性地示出根据本发明原理使用凸出状微腔形成的微腔阵列；
图11A和11B示意性地示出根据本发明原理具有多个凸出状腔的凸出状腔部件。
尽管本发明可经受不同的修改和替换形式，其细节已经由图中的实例示出并将被详细描述。但是，应当理解的是，本发明不限于所描述的特定的实施例。相反，本发明意图覆盖落入由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的所有的修改、等效物和替换形式。
具体实施方式
本发明特别适用于采用微腔谐振腔的光学传感器。这种谐振腔也称为微谐振腔。本发明的微谐振腔能够容易地复制、易于处理，并能够保持高腔Q因子，以及能够容易地对准到耦合波导。
图1A示意性示出了使用微谐振腔的微腔波导***100的例子。光源102将光沿着波导104导入探测器单元106。微谐振腔110光学地耦合至波导104。来自光源102的光108发送入波导104并朝向探测器单元106传播。微谐振腔110渐逝地(evanescently)将光108的一些耦出波导104，耦出光112以微谐振腔110的谐振频率之一在微谐振腔110中传播。
光源102可以是任意适当类型的光源。对于增强的效果和灵敏度，有利的是光源产生被有效地耦入波导104的光，例如该光源可以是诸如激光二极管的激光器。光源102产生在预期波长或者波段处的光108。例如，在微谐振腔用于传感器中时，光源102产生在与检测到的物质(species)相互作用的波长处的光。检测的物质一般位于微谐振腔110的表面附近以使得在WGM中传播的光与检测的物质相互作用。光源102也可以包括灯以及用于将来自灯的光耦入波导104的适当的光学元件。
例如，当***100用作荧光传感器时，在微谐振腔110中传播的光被诸如荧光染料的荧光分子吸收，该荧光分子附着在用于分析物或表示分析物的存在的标记的微谐振腔表面。在更具体的例子中，微谐振腔的表面可附着有专用于预期抗原分析物的抗体。与荧光染料偶联的分析物抗原分子被引入传感器***100。该抗原分子结合至微谐振腔110上的抗体分子，从而保持荧光染料分子充分地接近微谐振腔110，使得在微谐振腔110中循环的光渐逝地耦合至荧光分子。所吸收的光激发荧光分子并且分子随后在不同于激发波长的波长处发出荧光。荧光探测确定了分析物抗原的存在。
在另一个例子中，分析物抗原分子不与荧光染料偶联，但是被允许结合到附着于微谐振腔表面的抗体。与荧光分子偶联的更多的抗体随后被引入传感器并结合至抗原。再一次，通过与在微谐振腔110中传播的光渐逝的相互作用来激发荧光分子，并且随后的荧光探测可用于确定分析物抗原的存在和富足。
光源102可以将光导入多个不同波导，其中波导104是这种例子的一个。波导104可以是任意适当类型的波导，并且可以是例如在基板中或基板上形成的平面波导或通道波导，例如在氧化硅基板中形成的波导。波导104也可以是光纤。
探测器单元106包括探测光的光探测器，例如光电二极管或者光电晶体管。探测器单元106也可以包括选择到达光探测器的光波长的波长传感设备。波长选择设备可以是，例如，滤光器或分光计。波长选择设备可以是可调谐的，以允许用户主动地改变入射在光探测器上的光波长。
微谐振腔110可以与波导104物理接触设置或者非常接近波导104，以使得沿着波导104传播的光108的一部分渐逝地耦合入微谐振腔110。通常，波导104在微谐振腔110耦合至波导104的位置处几乎没有或者没有包层，以使得微谐振腔110直接耦合至波导104的芯。
图1B中示意性示出另一种类型的微谐振腔设备150。在该设备150中，来自微谐振腔110的光158耦合入第二波导154，并传播至探测器106。
图1C中示意性示出另一种类型的微谐振腔设备170。在该设备170中，第二探测器172接近微谐振腔110设置以探测来自微谐振腔110的光。由第二探测器172探测的光不通过波导传递至第二探测器172，而是通过自由空间传播。来自微谐振腔110的由第二探测器172探测到的光可以是例如从微谐振腔110中散射的，或者可以是通过在微谐振腔110中循环的光从附着到微谐振腔的表面的荧光物质的激发产生的荧光。第二探测器172可以探测来自微谐振腔110的所有光波长，或者例如，通过采用位于第二探测器172和微谐振腔110之间的波长选择元件174可以探测位于特定波段中的光。波长选择元件174可以例如是滤光器，该滤光器滤去在微谐振腔110中谐振的激发波长处的光，并传递在荧光波长处的光。第二探测器172也可以和在图1B中所示类似的结构一起使用。
光在微谐振腔中以所谓的“回音壁模式”传播，其中的一个例子在图2中示意性地示出。在回音壁模式(WGM)202中，光从起点开始通过多个全内反射围绕微谐振腔210传播，直到它返回起点。在图示的实施例中，WGM 202在单个往返途中包括八个全内反射。应当理解的是，光可以在微谐振腔210中以对应于不同数目的全内反射的其它WGM方式传播。
此外，WGM 202只示出高Q因子，其中光具有这样的波长：其在一个往返程之后相长地(constructively)干涉。换一种方式说，围绕WGM 202的光路长度等于波长的整数。对于图2中示出的平面WGM202中的光的这个谐振条件能够在数学上表示为：
1λ1＝L                                 (1)
其中λ1是真空中第1个模式的波长；L是WGM的一个往返程的光学长度；1是整数，称为模数。来自满足谐振条件(1)的波导104的光被有效地耦合至微谐振腔。
WGM的电磁场强度在微谐振腔210的内表面处达到峰值。WGM的电磁场强度在微谐振腔210的外部以特有的指数衰减长度d指数地衰减，d由d≈λ/n近似地给出，其中λ是真空中的光波长，n是微谐振腔210外部的介质的折射率。图2中示意性地示出对于WGM 202沿横截线AA’的场强E。
一般微谐振腔210具有在从20μm至几毫米范围内的直径，但更经常在50μm-500μm范围内。此外，波导经常呈圆锥形以增加波导外部的光的场强，从而增加耦合入微谐振腔的光的数量。在光纤波导的情况下，光纤可被加热并形成锥形或刻蚀至约1-5μm的总厚度。同样，对于平面或通道波导，在光耦合至微谐振腔的区域处波导厚度可降低。除了波导的尺寸减小之外，围绕波导的包层的厚度也可被减小。在共同拥有和共同未决的US专利申请No.10/685,049中更详细地讨论了将微谐振腔耦合至波导或光纤的不同的方法，在此引入该文献作为参考。
现在参照图3A-4C描述不同类型的微腔谐振腔。图4A-4C中示出的WGM 306、316和326每一种都对应于只有单个数量全内反射的WGM。
图3A示意性地示出圆柱形微谐振腔300，该谐振腔具有平行于圆柱形微谐振腔300的圆形壁304设置的纵轴302。例如，可采用光纤形成这种微谐振腔，其中光沿垂直于光纤轴的方向切向地耦合入该光纤的侧部。WGM 306以虚线示出，其位于垂直于轴302的平面内。圆柱形微谐振腔300不支持位于不垂直于轴的平面内的WGM模式，因为这种光不沿着闭合的路径并从谐振腔中泄漏出。
因此，WGM 306的谐振光谱类似于图4A中所示的谐振光谱，图4A示出描绘为频率υ的函数的谐振。第1个谐振模式与第(l+1)个谐振模式之间的间隔等于Δυ，该间隔也称为自由光谱范围(FSR)，其中Δυ对应于围绕WGM 306的波长数目中的一个的增加。FSR可以根据下面的表达式计算：
FSR＝c/L≈c/(πnD)                        (2)
其中c是真空中的光速；n是微腔的折射率；D是微腔的直径；nπD近似EWGM的一个往返程的光学长度。
注意，FSR也能够用波长表示：
FSR(波长)＝Δυλ2/c＝λ2/(πnD)          (3)
其中λ是真空中光波长。此处可交换地使用FSR的两个定义。
其它EWGM具有不同数目的全内反射，因此，具有不同于所示模式的光路长度。与这些其它EWGM相关的谐振频率不同于图4A中所示的谐振频率。
图3B示意性地示出位于轴312上的球形微谐振腔310。这种微谐振腔可例如采用具有球形壁314的玻璃球形成。WGM 316以虚线示出，其位于垂直于轴312的平面内。在图4B所示的曲线中示意性地示出WGM 316的谐振谱。类似于圆柱形谐振腔的WGM 306，相邻谐振之间的频率间隔由Δυ(FSR)给出，其中Δυ对应于围绕WGM 316的整个整数波长的数目中的一个的增长。FSR由上面的表达式(2)给出，其中D是球形微谐振腔310的直径。
但是，不同于圆柱形微谐振腔，球形微谐振腔310支持不垂直于轴312设置的WGM。一个这样的WGM 318被示出(虚线)，其位于相对于WGM 316的角度θ处。位于垂直于轴312处的WGM 316称为赤道模式，而WGM 318称为非赤道模式，或方位角模式。但是由于微谐振腔310是球形的，WGM 318的路径长度与WGM 316的路径长度相同，因此WGM 318的谐振频率与WGM 316的相同。
对应于具有不同数量的全内反射的WGM的其它谐振光谱可具有不同于图4B中所示的谐振频率的谐振频率。
图3C示意性地示出了既非圆柱形也非球形的微谐振腔320。在图示的实施例中，微谐振腔320具有椭圆形的壁324。微谐振腔320位于轴322上。赤道WGM 326示为虚线，位于垂直于轴322的平面中。赤道WGM 326的一些谐振在图4C中示出的曲线中被示意性地示为谐振327。WGM 326的相邻谐振327之间的频率间隔由Δυ(FSR)给出，其中Δυ对应于围绕WGM 326的总的整数波长数目中的一个的增长。FSR由上面的表达式(2)给出，其中πnD接近EWGM的一个往返程的光学长度。
然而，当一模式的光路径从0开始倾斜一个角度θ以形成非赤道路径时，与非赤道路径相关的谐振与赤道模式的不同。这是因为当θ从0开始增加时，围绕椭圆微谐振腔的路径长度改变。换言之，用于赤道模式的路径长度不同于非赤道模式的路径长度。因此，不同的非赤道WGM具有随θ值变化的不同的谐振频率。因此，微谐振腔320的谐振谱包括用于非赤道模式的许多谐振329，其“适应(fit-in)”赤道模式的谐振327之间的区域。注意，在图4C中仅包括少数非赤道谐振，并且仅出于定性的目的给出图4C中的非赤道谐振329的表示。出于区分赤道模式和非赤道模式的目的，非赤道谐振329的振幅在图4C中示出为小于赤道模式327的振幅。但是，这并不意味着非赤道谐振329具有与赤道谐振327不同的Q因子。
许多不同类型的微谐振腔可用来产生非赤道模式，在图5A和5B中提供了其中的两个特定例子。在图5A中，微谐振腔500围绕轴502形成。微谐振腔500具有带平行壁的圆柱形区域504和在圆柱形区域504每一侧的锥形区域506。锥形区域506可通向具有平行壁的颈部508，颈部508比微谐振腔500的最大宽度要窄。圆柱形区域504的长度可以为任意适合的长度，例如在0至100μm的范围。
当圆柱形区域504的长度为0时，微谐振腔520具有如在图5B中示出的形状。可按想要的选择锥形区域506的轮廓：锥形区域506的物理轮廓和圆柱形区域504的长度影响微腔的谐振谱。这些微谐振腔500和520，其中从纵轴测得的微谐振腔的半径r对于在z方向沿该轴的多个位置的一个或多个值达到最大值，但轮廓为非球形和非圆柱形的情况，提供富有非赤道模式的谐振谱。
对于稳定的非赤道谐振模式，半径r表示微谐振腔中的最大值，其有助于在非赤道模式中捕获光，由此维持高Q值。如果半径r表示微谐振腔中的最大值，光就能更快地从微谐振腔泄漏出，因此Q值更低。非球形和非圆柱形的微谐振腔以及展示最大r值的微谐振腔在下面称为凸出状微谐振腔。
凸出状微谐振腔可使用各种不同的方法来制造。一种方法是由玻璃纤维形成凸出状腔部件。加热玻璃纤维段，例如使用二氧化碳激光器，并拉伸以形成颈状区域。在该方法的特定例子中，通过在要形成凸出状腔的地方沿纤维长度去除保护层来处理一段Corning SMF28通信光纤。这会暴露具有125μm直径的纤维包层。将暴露的光纤部分在两个位移平台(translation stage)之间拉伸，使这两个位移平台反向移动，从而在光纤上保持相对恒定的张力。使用应变计监测光纤上的张力。通过透镜将来自50W二氧化碳激光器的输出聚焦到光纤的很短的部分上。透镜也安装在位移平台上，以便可沿光纤长度移动。
激光器使得玻璃纤维在光束聚焦的点软化。施加到纤维的张力使得纤维在软化区域拉伸，由此减小了其直径。为了形成单个锥形，激光束以2.4mm/sec的速率在0.3mm的距离上来回扫描。以0.01mm/sec的速率拉伸纤维，直到其长度增加10mm。在该处理期间，控制来自激光器的能量以在纤维上维持0.2g的预设张力。
使用相同的方法在沿纤维10mm的点产生第二锥形，从而在两个锥形之间形成凸出状腔。然后重复该处理以在纤维中形成一串凸出状腔。锥形区域具有大约30μm的直径，而凸出状腔的直径为约125μm。
得到的凸出状腔可用以下方式来表征。来自可调谐二极管激光器的光射入锥形的光纤中。光从纤维锥耦入凸出状腔中。试验的配置在图6中示出，其显示了用凸出状腔602形成的SFM28纤维600。线604表示用于将光耦入凸出状腔602中的纤维锥的路径。
以类似于图1C示出的探测器106的方式，在纤维锥和凸出状腔之后，使用一个探测器来监测沿纤维锥透射的光。在类似于图1C中所示用于第二探测器172的位置，定位第二探测器，以测量从凸出状腔散射出的光。图7示出了当激光器以高光谱分辨率在15pm的光谱范围上扫描时产生的透射光谱(上部的线)和散射光谱(下部的线)。获得的最高Q因子为大约3.4×106。图8A示出了在范围为630nm-633nm的较大光谱量表(spectral scale)上的散射光谱，图8B示出了在631.2nm-632.0nm的较小范围上的散射光谱。凸出状腔支持许多非赤道模式。
为了对比，也对圆柱形微谐振腔的模式结构进行了表征。通过移动SFM28纤维使得纤维的圆柱形部分耦合到锥形纤维耦合器获得圆柱形谐振腔，如图9A所示。图9B示出了在25pm的范围上圆柱形微谐振腔的透射和散射光谱。为了对比，凸出状腔在可比的长度范围内显示了更多的谐振，如图7所示。
同样，当激光器在630nm-633nm的范围上扫描时，圆柱形谐振腔显示了比凸出状腔(图8)更少的谐振(图9C)。在图9C中，在约0.25V的电平处探测的结构为噪声，并且谐振模式显现为高的窄尖峰910。再一次，在给定的波长范围比凸出状微腔具有更少的模式。
基于使用多个凸出状微腔的传感器阵列1000的例子在图10中示意性示出。多个波导1002接收来自光源(未示出)的光1001。波导1002可设置在基板1004上。带有多个凸出状微腔1008的第一凸出状腔部件1006设置在波导1002上。凸出状微腔1008间隔开与波导1002相同的距离，从而不同的凸出状微腔1008a、1008b、1008c光学耦合到各自波导1002a、1002b和1002c。凸出状腔部件1006还可附着到基板1004，例如使用粘合剂1010，如可从Norland Products，Cranbury，New Jersey获得的Norland Optical Adhesive 61。可设置包括另外的凸出状腔1014的另外的凸出状腔部件1012，用于将光从波导1002耦入凸出状腔。
在常规的圆柱形微谐振腔中，将光从波导耦合至微谐振腔对于波导和微谐振腔之间的对准是敏感的：如果光没有注入微谐振腔的赤道模式，那么该光可进入低Q模式并迅速被损失。但是将光耦合入凸出状腔部件1006对于凸出状腔1008和波导1002之间的对准较为不敏感，因为凸出状腔1008提供三维光限定，而不像圆柱形微腔仅为两维限定。此外，即使圆柱形微腔沿圆柱的轴可以具有大的横向伸展，例如当由光纤形成时，将光耦入圆柱形微腔的波导相对较窄。相对较宽的波导支持更多数量的横向模式，从而增加来自波导的光进入圆柱形微腔的非赤道WGM并被损失的可能性。但是，更宽的波导可以和凸出状微腔一起使用，因为凸出状微腔的三维限制特性允许具有高Q值的非赤道模式的有效激发。对于光源和波导之间的光以及波导和微腔之间的光，更宽的波导的使用可产生提高的光耦合效率。
凸出状腔微谐振腔具有许多期望的光学特性，包括三位光限制和高Q因子。与微球相比，凸出状腔由于尺寸和形状而能够更容易地大量生产，并在预定的位置与波导阵列对准。此外，凸出状腔的使用可导致使用更大的交互表面积，在此存在WGM中的光和微腔之外的荧光团之间的相互作用。该相互作用可导致增加的有效分析物捕获，并伴随敏感度的增加。
代替拉伸软化光纤来形成凸出状微腔，还可以使用其他方法来形成凸出状腔，例如模制。用于形成微腔的材料可以为任何适合的可模制的材料，其也具有适于高Q微腔(1000以上)的光学特性，例如低吸收和散射损耗。聚合物可用作可模制材料，例如，丙烯酸酯，如聚甲基丙烯酸甲酯；聚硅氧烷，如二甲聚硅氧烷。适合的聚硅氧烷的例子包括可从Dow Corning，Midland，Michigan获得的SYLGARD 184或Q3-6696UV可固化聚硅氧烷，可从Shin-Etsu，Tokyo，Japan获得的OF-206，或可从Genesee Polymers，Flint，Michigan获得的GP-554。其他适合的聚合物包括聚酯，如由AOC，Collierville，Tennessee供应的VicastTM。使用聚合物使得能够制造具有超过1000的Q值的微腔，并且已报道了高达5×106的值。
模制的凸出状微腔可具有附联支持部件，以易于处理，并且支持部件可支持一个或多个不同的凸出状腔。凸出状微腔的模制组1100的一个例子在图11A中示意性示出，其示出了经由横向支持部件1108支持多个凸出状微腔1104的支持部件1102。应该认识到，使用模制技术允许制造宽范围的凸出状微腔形状，因此凸出状微腔1104的形状仅为示意而提供。此外，支持部件1102可按不同的形状形成，并可支持不同数量的凸出状微腔1104。另外，微腔的模制组可与波导1102的阵列结合使用。在示出的实施例中，凸出状微腔1104共享公共的纵轴1106，但并不需要是这种情形，并且微腔1104可每个具有不同的纵轴。横向支持部件1108在具有与轴1106横切的分量的方向延伸。
形成聚合物微腔的另一种方法是模制凸出状微腔1124的连续的线性阵列1120，例如图11B所示。凸出状微腔1124经由连接区域1122连接。线性阵列1120可由附联到阵列1100的一端或两端1126的支持部件(未示出)在外部支持。这种线性阵列可被制造成例如全部由可模制材料形成。
在另一种方法中，凸出状微腔可通过模制聚合物外层来形成，所述聚合物外层包围由不同材料形成的芯。例如，用于凸出状微腔的原材料可为涂有聚合物的玻璃芯，例如二氧化硅玻璃芯。模制聚合物外层以产生形成凸出状腔1124的凸起。WGM可主要位于聚合物外层之内，或完全在聚合物为此之内。
因此，本发明不应当被认为受限于上述的特定实例，但是应当理解为覆盖在附加的权利要求书中阐述的本发明的所有方面。根据本发明说明书的描述，本发明可应用的不同的修改、等效的处理以及多个结构对于本领域熟练技术人员而言是显而易见的。权利要求书意图覆盖这些修改和设备。

Claims (34)

1.一种微谐振腔阵列设备，其包括：
至少第一和第二光波导，它们彼此间隔开；和
第一凸出状微腔部件，其用至少第一和第二凸出状微腔形成并跨所述第一和第二光波导延伸，所述第一凸出状微腔设置得接近第一光波导，以光学耦合第一凸出状微腔和第一光波导之间的光，所述第二凸出状微腔设置得接近第二光波导，以光学耦合第二凸出状微腔和第二光波导之间的光。
2.如权利要求1所述的设备，还包括基板，所述第一和第二光波导设置在所述基板上。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一和第二光波导中的至少一个包括设置在所述基板上的光纤。
4.如权利要求2所述的设备，其中，所述第一和第二光波导中的至少一个包括设置在所述基板上的平面波导。
5.如权利要求1所述的设备，还包括耦合的光源，以将光注入所述至少第一和第二光波导。
6.如权利要求1所述的设备，还包括至少第一和第二光探测器，其被设置用于分别探测与所述第一和第二凸出状微腔相关的光。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述第一和第二光探测器中的至少一个光学耦合以分别接收沿所述第一和第二光波导中的至少一个传播的光。
8.如权利要求6所述的设备，其中，所述第一和第二光探测器中的至少一个分别设置得接近所述第一和第二凸出状微腔中的至少一个，以探测与所述第一和第二凸出状微腔中的至少一个各自相关并通过自由空间传播的光。
9.如权利要求6所述的设备，还包括波长选择元件，其被设置以对传播至所述第一和第二光探测器中的至少一个的光进行波长选择。
10.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二凸出状微腔各自沿第一微腔轴拉长。
11.如权利要求10所述的设备，其中，所述第一凸出状微腔部件在具有与所述第一微腔轴横切的分量的方向延伸。
12.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一凸出状微腔部件形成为具有一定长度的拉长的部件，并且所述第一和第二凸出状微腔沿所述第一凸出状微腔部件的长度设置在不同的位置。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述第一凸出状微腔部件在所述第一和第二凸出状微腔之间的狭窄部分延伸。
14.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二凸出状微腔中的至少一个包括至少聚合物外层。
15.如权利要求14所述的设备，其中，包括至少聚合物外层的所述第一和第二凸出状微腔中的至少一个具有赤道回音壁模式，该赤道回音壁模式对于从所述第一和第二光波导中的至少一个耦合的光分别具有高于1000的Q值。
16.如权利要求14所述的设备，其中，包括至少聚合物外层的第一和第二凸出状腔中的至少一个包括聚合物微腔体。
17.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二凸出状微腔中的至少一个包括具有圆柱形侧壁部分的侧壁。
18.如权利要求1所述的设备，还包括在不同位置用至少第三和第四凸出微腔形成的至少第二凸出微腔部件，第三凸出状微腔设置得接近所述第一光波导，以光学耦合第三凸出状微腔和第一光波导之间的光，第四凸出状微腔设置得接近所述第二光波导，以光学耦合第四凸出状微腔和第二光波导之间的光。
19.一种凸出状微腔设备，其包括：
发射输出光的光源；
第一光波导，其耦合以接收来自所述光源的输出光；和
第一凸出状微腔，其设置得接近所述第一光波导，以与所述第一光波导光学耦合，该凸出状腔具有至少聚合物材料外层并具有沿纵轴拉长的体部，所述凸出状微腔具有回音壁模式，该回音壁模式对于从所述第一光波导耦合的光具有高于1000的Q值，所述聚合物材料在所述输出光的波长处为基本透明的。
20.如权利要求19所述的设备，其中，所述第一凸出状微腔的体部完全由所述聚合物材料形成。
21.如权利要求19所述的设备，其中，所述聚合物材料是丙烯酸酯材料。
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述丙烯酸酯材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。
23.如权利要求19所述的设备，其中，所述聚合物材料包括聚二甲基硅氧烷和聚酯中的至少一种。
24.如权利要求19所述的设备，其中，所述聚合物材料外层在第二材料的芯上形成。
25.如权利要求24所述的设备，其中，所述第二材料为二氧化硅玻璃。
26.如权利要求19所述的设备，其中，所述第一光波导包括光纤。
27.如权利要求19所述的设备，其中，所述第一光波导包括平面波导。
28.如权利要求19所述的设备，还包括至少第一光探测器，其被设置用于探测与所述第一凸出状微腔相关的光。
29.如权利要求28所述的设备，其中，所述第一光探测器光学耦合，以接收从所述第一凸出状微腔沿所述第一光波导传播的光。
30.如权利要求28所述的设备，其中，所述第一光探测器设置得接近所述第一凸出状微腔，以便探测从所述第一凸出状微腔通过自由空间传播的光。
31.如权利要求28所述的设备，还包括光学耦合到所述第一凸出状微腔的第二波导，其中，所述第一光探测器光学耦合，以接收从所述第一凸出状微腔沿所述第二光波导传播的光。
32.如权利要求28所述的设备，还包括波长选择元件，其被设置以对传播至所述第一光探测器的光进行波长选择。
33.如权利要求19所述的设备，其中，所述第一凸出状微腔包括具有圆柱形侧壁部分的侧壁。
34.如权利要求19所述的设备，其中，所述Q值高于106。
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