Une plate-forme silicium pointe fibre optique télédétection haute résolution et une réponse rapide

Cette méthode produit une plate-forme de détection de fibre optique innovante et adaptable. Le développement de la plate-forme a été piloté à l’origine par le des-ign pour créer un thermomètre sous-marin pour la caractérisation des turbulences des eaux océaniques. Les avantages de cette plate-forme incluent une sensibilité élevée, une réponse plus rapide et une petite taille, ainsi que l’excellente manufacturabilité due à l’utilisation des techniques de fabrication MEMS bien établies.

Il peut être utilisé pour de nombreuses mesures liées à la température, telles que les mesures de température pour la caractérisation de la turbulence, les mesures du débit liquide et gazier, et le rayonnement du plasma à haute température dans une certaine fusion. Fabriquez le capteur sur un banc avec un spectromètre. La première étape consiste à fabriquer des piliers de silicium sur une plaquette de silicium.

Cette gaufrette a des piliers autonomes prêts à être utilisés dans les capteurs. Un aperçu des piliers est dans ce schéma. Ils sont modelés à partir d’une plaquette de silicium poli à double face de 200 micromètres d’épaisseur, utilisant des méthodes standard de fabrication de systèmes micro-électromécaniques.

Photorésiste est sur le dessus de chaque pilier et le substrat. Préparer la fibre lead-in en dépouillant le revêtement en plastique de la fibre optique. Utilisez un tissu de lentille trempé dans l’alcool pour nettoyer la section dépouillée.

Prenez la fibre nettoyée à un couperet de fibre optique pour la fendre. Ensuite, acquérir de la colle curable UV et une glissade en verre. Mettez une petite goutte de colle curable UV sur la glissière en verre.

Ensuite, balancez manuellement ou faites tourner la glissière pour distribuer la colle. La colle sera en fine couche à la surface. Obtenez la fibre fendillée lead-in et appuyez sur son visage d’extrémité contre la diapositive pour transférer la colle.

Fixez l’extrémité opposée de la fibre à un interrogateur de capteur pour surveiller le spectre de réflexion. Ensuite, travaillez avec les piliers de silicium et l’extrémité fendillée de la fibre. Avoir la gaufrette avec les piliers sur une étape de traduction qui se déplace dans le plan horizontal.

Fixez la fibre à un stade linéaire qui se déplace verticalement. Ajustez les étapes pour aligner la fibre avec l’un des piliers, tout en utilisant le spectre de réflexion en temps réel comme rétroaction. Ce spectre de réflexion est un exemple de celui qui suggère que l’alignement est satisfaisant.

Placez la fibre en contact avec le pilier pour les attacher, une fois que le spectre est satisfaisant. Une fois que le pilier et la fibre sont attachés, guérir le lien sous une lampe UV. Lorsque le séchage est terminé, soulevez la fibre avec le stade de traduction verticale pour la détacher et le pilier de silicium du substrat.

Inspectez la tête du capteur au microscope pour examiner sa géométrie. Il s’agit d’un capteur typique fabriqué avec succès. Rassemblez les matériaux pour fabriquer un capteur de haute finesse.

Cela inclut des fragments d’une gaufrette de silicium poli à double face, avec une couche d’or pulvérisée d’un côté, considérée comme jaune. L’autre côté a une réflectivité élevée, revêtement miroir diélectrique, considéré comme bleu. Ensuite, préparez le plomb collimé en fibre en épissant une courte section de fibre multi-mode à index classé avec une fibre à mode unique.

Fendre la fibre multi-mode. Comme décrit dans ce schéma, former un collimateur de fibre en cleaving la fibre multi-mode d’index classé pour être un quart de la période de la trajectoire de lumière. Maintenant, sur une glissière en verre, placez une petite goutte de colle curable UV.

Après avoir aminci la colle en balançant ou en endussant manuellement la glissière, appuyez sur l’extrémité de fibre multi-mode à index classé contre la glissière pour transférer la colle. Connectez l’autre extrémité de la fibre à un interrogateur de capteur pour surveiller le spectre de réflexion. Ensuite, placez un fragment de la plaquette sur l’étape de traduction horizontale.

Avoir le côté diélectrique pointant vers le haut. Placez la fibre préparée dans la phase de traduction verticale et déplacez-la vers le fragment pour fixer les deux pièces. Comparative avec le tissu de faible finesse jumelé capteurs de fusion infrarouge, la fabrication de capteurs de haute finesse, a une exigence la plus rigoureuse comme un alignement optique de la fibre de premier plan avec l’élément de silicium.

Placer la fibre et les fragments de gaufrettes attachés, sous une lampe UV pour guérir. Il s’agit d’un exemple de l’assemblage après le séchage, quand il est prêt pour les prochaines étapes. Avant de procéder, polir le fragment en forme de disque.

Examinez la tête du capteur au microscope, pour vous assurer qu’elle a la forme désirée. Incorporez le dispositif de faible finesse complété dans un système de démodulation. Le système est simple, et ne comporte que quelques éléments.

Un spectromètre et un ordinateur. C’est la configuration, sous forme schématique. Il existe une source à large bande, avec sortie, à travers une fibre optique.

La fibre va au port un d’un circulateur optique. La fibre optique du port deux du circulateur, est épissée à la fibre de plomb, du capteur de faible finesse. Connectez le port trois du circulateur à un spectromètre à grande vitesse.

Utilisez un ordinateur connecté au spectromètre pour le stockage de données. Vérifiez le spectre du capteur, pour vous assurer que le système fonctionne correctement. Ce spectre est typique.

Préparez un système de démodulation avec le capteur de haute finesse. La configuration n’est que légèrement plus compliquée que le système de démodulation à faible finesse. Malgré cela, la configuration ne comporte encore que quelques éléments.

Utilisez un laser de rétroaction distribué, connecté à un contrôleur actuel. Connecter la sortie laser via la fibre optique au port d’un circulateur optique La fibre du port deux du circulateur, est épissée au capteur de haute finesse. Connectez le port trois du circulateur optique à un détecteur photo.

Les données du détecteur photo, va à un dispositif d’acquisition de données, et dans un ordinateur. Vérifiez le spectre du capteur, pour vous assurer que le système fonctionne correctement, et donne un spectre typique. Un capteur système de faible finesse, conçu pour mesurer les thermoclines en eau libre, a recueilli les données d’essai sur le terrain en bleu.

Les courbes rouge et noir sont des mesures effectuées avec des instruments de référence actuellement disponibles sur le marché. Un examen plus proche des données, suggère qu’un système de capteur de faible finesse fournit plus de détails. Les données en rouge, proviennent d’une configuration de capteur de faible finesse, comme un capteur d’écoulement situé dans un réservoir d’eau.

Les données en noir, proviennent d’un capteur de flux commercial de référence. Les deux sont généralement d’accord. Toutefois, lorsque l’eau est calme, le capteur de faible finesse présente une réponse beaucoup plus claire.

Un capteur de haute finesse est prometteur comme un bolomètre robuste à haute résolution, pour mesurer les émissions de photons dans les plasmas. Ces résultats comparent le capteur de haute finesse, avec un bolomètre résistatif. Gardez à l’esprit qu’un capteur fait de colle UV de base ne sont pas destinés à des applications supérieures à 100 degrés Celsius, en raison de la stabilité réduite de l’époxy à des températures élevées.

Attacher la fibre principale et l’im-pe-der acide avec l’épissage de fusion, peut mener à une plate-forme de capteur d’augmenter la température environ 1.000 degrés Celsius ;permettant d’autres applications passionnantes dans des environnements à haute température. Des exemples d’applications à haute température incluent les chauffe-macro, les émetteurs infrarouges et la surveillance de la température en pouces dans les centrales électriques. Lorsque vous utilisez la lampe UV et les lasers, assurez-vous de porter un manteau de laboratoire et des lunettes de sécurité laser pour protéger votre peau et vos yeux.