【手続補正書】
【提出日】令和3年2月16日(2021.2.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光干渉センサである、１０ナノメートル〜数１００ナノメートルの大きいＦＳＲを有する第１のマッハツェンダ（２１１）干渉センサ（ＭＺＩ１）を備える装置であって、プラズモニック導波路（１０７）は、Ｓｉ3Ｎ4フォトニック導波路上で平面集積される変換素子として組み込まれ、
フォトニック導波路（１０３）のセットと、
光Ｉ／Ｏとして機能する、センサの両端部の光結合構造（１０２、１０９）と、
前記ＭＺＩセンサ（ＭＺＩ１）の第１のジャンクション（１０２）における光分割のため、および前記ＭＺＩセンサ（ＭＺＩ１）の第２のジャンクション（１０９）、特にＹジャンクション、方向性カプラまたは多モード干渉カプラ（ＭＭＩ）における光結合のための光スプリッタ（１０２）および光コンバイナ（１０９）と、
金属と分析物との界面における表面プラズモンポラリトン（ＳＰＰ）への結合により光伝播を閉じ込める、前記ＭＺＩセンサ（ＭＺＩ１）の上方ブランチ（１０３）内に配置されるプラズモニック導波路（１０７）と
を備え、
装置は、追加の光干渉要素である、前記第１のＭＺＩ干渉センサ（ＭＺＩ１）の基準アーム内に配置される第２のマッハツェンダ型干渉計（ＭＺＩ２）を備え、ＭＺＩマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ１）および（ＭＺＩ２）の両方は、可変光減衰器として、干渉計（ＭＺＩ１）および（ＭＺＩ２）に最適にバイアスをかけるための熱光学移相器（１０４、１０６）を備え、全体チップ（１１２）をさらに備えることを特徴とし、
追加のＭＺＩマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ２）の第１のジャンクションにおける光分割のため、および追加のＭＺＩマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ２）の第２のジャンクションにおける光結合のための光スプリッタおよび光コンバイナを配置する、移相器を有する可変光減衰器（ＶＯＡ）の機能を有する追加のマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ２）と、
各ＭＺＩマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ１、ＭＺＩ２−ＶＯＡ）の基準アーム（１０４、１０６）内で光学信号の位相を調整するための熱光学移相器（１０４、１０６）のセットであって、前記熱光学移相器は、互いに対し平行である２つの金属ストライプを、フォトニック導波路の一部分の上部の上に、および光の伝播の方向に沿って堆積させることにより形成される、熱光学移相器（１０４、１０６）のセットと
を備える、
装置。
【請求項２】
前記フォトニック導波路（１０３）は、ＳｉＯ2などの低屈折率酸化物基板と、ＬＴＯなどの低屈折率酸化物上板との間に挟まれる高屈折率窒化ケイ素ストリップ（３０３、６０３）を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記プラズモニック導波路は、貴金属、特に金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）で作製される、または、
前記プラズモニック導波路は、特に銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などの低コスト金属、または窒化チタン（ＴｉＮ）もしくは別のＣＭＯＳ互換性金属などの化合物で作製される、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
前記プラズモニック導波路（１０７）は、薄膜またはハイブリッドスロットを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記プラズモニック導波路は、前記フォトニック導波路の上部酸化物クラッドおよび窒化ケイ素コアをその部分のみでエッチングすることにより形成される空洞を用いて酸化物上板上に直接堆積される薄い金属ストライプを備えるいわゆる薄膜導波路（ＴＦＷ）により構成される導波路で作製される、または、
前記プラズモニック導波路は、空洞または追加の処理ステップの必要性なしに、導波路（４０５）の所定の部分の上部の上に直接堆積される２つの平行な金属ワイヤ（２０２、３０５）を備えるいわゆるハイブリッドプラズモフォトニックスロット導波路（ＨＰＰＳＷ）で作製され、金属ストリップ（３０３、４０３）の下のフォトニック導波路は、追加のマスクまたは処理ステップなしで、リソグラフィ中に中断され、プラズモニックスロット（２０２、１０７）および移相器（１０４）は、前記フォトニック導波路（１０３、３０３、４０３）の上部の上に直接、および前記フォトニック導波路のエッチングのない単一のステップにて、および単一金属層堆積ステップで堆積され、特に、金属ストライプ（３０５）の離間値、距離Ｗslot、ならびに金属ストライプの長さおよび幅は、前記ＨＰＰＳＷおよび前記熱光学移相器（１０４）の両方を単一のマスク内に設計するために、前記センサのマスク設計中に画定され、さらに特に、前記フォトニック導波路（１０１、３０３、４０３）からの光を、前記プラズモニックスロット（２０２、３０５、４０５）へと、そして前記フォトニック導波路（１０３、３０３、４０３）に戻るように結合するために、方向性結合が含まれ、前記プラズモニックスロット（２０２、３０５、４０５）の前端および後端のプラズモニックテーパもまた、結合効率の向上のために使用される、
請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記プラズモニック導波路の前記高屈折率窒化ケイ素ストリップ（３０３、６０３）は、低屈折率酸化物基板としてのＳｉＯ2基板と、低屈折率酸化物上板としてのＬＴＯ基板との間に挟まれる、または、
前記高屈折率窒化ケイ素ストリップ（３０３、６０３）は、それぞれ、同様の屈折率および製造プロセスを有する他の酸化物で作製されるそれぞれの基板の間に挟まれる、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
Ｓｉおよびシリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）、ＴｉＯ2のような、他のＣＭＯＳ互換性フォトニック材料で作製される、または、
Ａｌ、Ｃｕ、ＴｉＮのような他のＣＭＯＳ適合性金属材料、またはこれらの材料の化合物で作製される、
請求項１または３〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
第１のＭＺＩセンサ（ＭＺＩ１）の垂直Ｉ／Ｏおよびスプリッタコンバイナとして同時に機能するように、第１のＭＺＩセンサ（ＭＺＩ１）の他の光Ｉ／Ｏおよびスプリッタコンバイナの代わりに配置される双方向性垂直光学格子結合器を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
同一のチップ上で複数の物質を同時に検出するための、請求項１〜８、特に請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置のアレイを備える機器であって、前記機器は、プラズモニック導波路を有する複数の上方ブランチと、加熱器およびＶＯＡを有する下方ブランチの同一のコピーとを備え、共通の光スプリッタおよび共通のコンバイナが、すべてのＭＺＩマッハツェンダ干渉計に対し、前記チップの入力および出力においてそれぞれ配置され、各ＭＺＩマッハツェンダ干渉計は、前記光スプリッタによりバイオセンサに同時に注入される同数の波長のうちの別個の波長を使用し、各ＭＺＩマッハツェンダ干渉計は、また、入力光学信号からその動作波長を選択するために、そのブランチの入力において、および入力のスプリッタの後に光フィルタを備え、特に、前記光フィルタ、またはＡＷＧのような類似の機能を有する他の光フィルタは、リング共振器である、機器。
【請求項１０】
集積化された光源、特にＶＣＳＥＬ、ＬＥＤ、広帯域光源、または他の光源および光学光検出器が、前記装置の入力および出力にそれぞれ配置され、さらに特に、前記光源および光検出器は、格子結合器の上方に、または前記フォトニック導波路の同レベル上に、フリップチップまたはウェハボンディングまたはダイボンディングまたはエピタキシャル成長法を使用して集積化される、請求項１〜９のいずれか１項、特に請求項９記載の機器。
【請求項１１】
集積化された光源および光学検出器のアレイは、前記装置の入力および出力に配置され、特に、前記光源および光検出器は、格子結合器の上方に、または前記フォトニック導波路の同レベル上に、フリップチップまたはウェハボンディングまたはダイボンディングまたはエピタキシャル成長法を使用して集積化される、請求項１〜１０のいずれか１項、特に請求項９または１０記載の機器。
【請求項１２】
熱光学移相器に接続され、同一のチップ上に三次元集積化される電子回路により前記熱光学移相器を電気的に制御する、ＴＳＶとしても知られる垂直電気ビアを備える、請求項１〜１１、特に請求項９〜１１のいずれか１項に記載の機器。
【請求項１３】
プラズモン変換素子上で所定の溶液／分析物を流動させるために、前記プラズモニック導波路の表面上に取り付けられる追加の流体チャネルを備える、請求項１〜１２、特に請求項９〜１２のいずれか１項に記載の機器。
【請求項１４】
特定の生体および／もしくは化学物質、ならびに／または特定の生体および／もしくは化学分子の検出のための追加の捕獲層が、プラズモニック変換器の表面に生成される、請求項１〜１３、特に請求項５〜８のいずれか１項に記載の機器。
【請求項１５】
請求項１〜１４、特に請求項１〜８または請求項９〜１４のそれぞれのいずれか１項に記載の装置の製造方法であって、同一寸法の追加の非官能化プラズモニック導波路が、センサ（ＭＺＩ１）の下方ブランチ上、またはＭＺＩアレイにおけるそれぞれの同等物上にそれぞれ製造され、特に、標的分析物が、前記センサ（ＭＺＩ１）の上方ブランチ上の官能化導波路に類似の、この追加の導波路上を流動するように誘導され、不必要な結合またはノイズが除去される、製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜８または９〜１４のそれぞれのいずれか１項に記載の装置の使用方法であって、前記使用方法は、以下の
前記マッハツェンダ型干渉計の両方に備えられる熱光学移相器により、可変光減衰器として、前記干渉計（ＭＺＩ）に最適にバイアスをかけるステップと、
第１のセンサ（ＭＺＩ１）内に入れ子状に配置される、可変光減衰器（ＶＯＡ）としての追加の第２のＭＺＩ（ＭＺＩ２）による、前記追加の第２のＭＺＩ２の第１のジャンクションにおける光分割のため、および前記第２のＭＺＩ（ＭＺＩ２）の第２のジャンクションにおける光結合のための光スプリッタおよび光コンバイナを配置するステップと、
各ＭＺＩ（ＭＺＩ１、ＭＺＩ２）−（ＶＯＡ）の基準アーム内の光学信号の位相を、前記熱光学移相器により調整し、互いに対し平行である２つの金属ストライプを、前記フォトニック導波路の一部分の上部の上に、および光の伝播の方向に沿って堆積し、それによって熱光学移相器が形成されるステップと
をさらに含み、
それによって、第１の光干渉センサ内に入れ子状に配置され、その基準アーム内に前記熱光学移相器を有する追加の光干渉計（ＭＺＩ２）は、前記熱光学移相器の駆動信号により制御される可変光減衰器（ＶＯＡ）として機能し、
前記可変光減衰器（ＶＯＡ）は、第１の干渉センサの基準アーム内の信号の強度を制御するが、第１の干渉センサの基準アーム内の追加の熱光学移相器は、前記基準アーム内のビームの位相を制御することを可能にし、したがって、干渉計（ＭＺＩ１）センサが、所望の作業点において電気信号により釣り合わされ、およびバイアスをかけられ得るように、干渉計（ＭＺＩ１）の基準アーム内の場の制御および振幅を可能にする、
使用方法。