Una piattaforma con punta di silicio di rilevamento in fibra ottica ad alta risoluzione e risposta veloce

Questo metodo produce una piattaforma di rilevamento in fibra ottica innovativa e adattabile. Lo sviluppo della piattaforma è stato originariamente guidato dalla des-ign per creare un termometro subacqueo per la caratterizzazione delle turbolenze delle acque oceaniche. I vantaggi di questa piattaforma includono un'elevata sensibilità, una risposta più rapida e piccole dimensioni, insieme all'eccellente producibilità dovuta all'uso delle consolidate tecniche di fabbricazione MEMS.

Può essere utilizzato per molte misurazioni relative alla temperatura, come le misurazioni della temperatura per la caratterizzazione della turbolenza, le misurazioni del flusso di liquidi e gas e la radiazione del plasma ad alta temperatura in qualche fusione. Fabbricare il sensore su una panca con uno spettrometro. Il primo passo è fabbricare pilastri di silicio su un wafer di silicio.

Questo wafer ha pilastri autonomi pronti per l'uso nei sensori. Una panoramica dei pilastri è in questo schema. Sono modellati da un wafer di silicio lucido a doppio lato dello spessore di 200 micrometri, utilizzando metodi standard di fabbricazione del sistema micro elettromeccanico.

Photoresist si trova sulla parte superiore di ogni pilastro e del substrato. Preparare la fibra di piombo togliendo il rivestimento plastico della fibra ottica. Utilizzare un tessuto lente immerso nell'alcol per pulire la sezione spogliata.

Portare la fibra pulita in una mannaia in fibra ottica per scinderla. Successivamente, acquisire colla polimerizzabile UV e uno scivolo di vetro. Mettere una piccola goccia di colla polimerizzabile UV sullo scivolo di vetro.

Quindi, oscillare manualmente o girare il vetrino per distribuire la colla. La colla sarà in uno strato sottile sulla superficie. Ottenere la fibra di piombo sciccata e premere la faccia finale contro lo scivolo per trasferire la colla.

Attaccare l'estremità opposta della fibra a un interrogatore di sensori per monitorare lo spettro di riflessione. Quindi, lavorare con i pilastri di silicio e l'estremità sciccata della fibra. Avere il wafer con i pilastri su una fase di traduzione che si muove nel piano orizzontale.

Fissare la fibra a uno stadio lineare che si muove verticalmente. Regola le fasi per allineare la fibra con uno dei pilastri, utilizzando lo spettro di riflessione in tempo reale come feedback. Questo spettro di riflessione è un esempio che suggerisce che l'allineamento è soddisfacente.

Posizionare la fibra a contatto con il pilastro per attaccarli, una volta che lo spettro è soddisfacente. Una volta attaccati il pilastro e la fibra, polimeri il legame sotto una lampada UV. Al termine della polimerizzazione, sollevare la fibra con lo stadio di traslazione verticale per staccarla e il pilastro di silicio dal substrato.

Ispezionare la testa del sensore al microscopio per esaminarne la geometria. Questo è un tipico sensore fabbricato con successo. Raccogliere i materiali per fabbricare un sensore ad alta finezza.

Ciò include frammenti di un wafer di silicio lucido a doppio lato, con uno strato d'oro sputtered su un lato, visto come giallo. L'altro lato ha un rivestimento a specchio dielettrico ad alta riflettività, visto come blu. Successivamente, preparare il piombo collimato in fibra affettando una breve sezione di fibra multi-modalità ad indice graduato con una fibra mono-modalità.

Scindere la fibra multi-modalità. Come descritto in questo schema, formare un collimatore di fibre sciccando la fibra multimodale ad indice graduato per essere un quarto del periodo della traiettoria della luce. Ora, su uno scivolo di vetro, posizionare una piccola goccia di colla polimerizzabile UV.

Dopo aver assottigliato la colla oscillando manualmente o ruotando il vetrino, premere l'estremità in fibra multimodale ad indice graduato contro lo scivolo per trasferire la colla. Collegare l'altra estremità della fibra a un interrogatore di sensori per monitorare lo spettro di riflessione. Quindi, posizionare un frammento del wafer sulla fase di traduzione orizzontale.

Avere il lato dielettrico rivolto verso l'alto. Posizionare la fibra preparata nella fase di traslazione verticale e spostarla verso il frammento per attaccare i due pezzi. Comparativo con il tessuto a bassa finezza accoppiato sensori di fusione a infrarossi, fabbricazione di sensori ad alta finezza, ha un requisito più rigoroso come allineamento ottico della fibra leader con l'elemento silicio.

Posizionare la fibra e i frammenti di wafer attaccati, sotto una lampada UV da curare. Questo è un esempio dell'assieme dopo la polimerizzazione, quando è pronto per i passaggi successivi. Prima di procedere, lucidare il frammento in una forma simile a un disco.

Esaminare la testa del sensore al microscopio, per assicurarsi che abbia la forma desiderata. Incorporare il dispositivo a bassa finezza completato in un sistema di demodulazione. Il sistema è semplice e coinvolge solo alcuni elementi.

Uno spettrometro e un computer. Questa è la configurazione, in forma schematica. C'è una sorgente a banda larga, con uscita, attraverso una fibra ottica.

La fibra va alla porta di uno di un circolatore ottico. La fibra ottica dalla porta due del circolatore, viene giunzione alla fibra di piombo, del sensore a bassa finezza. Collegare la porta tre del circolatore a uno spettrometro ad alta velocità.

Utilizzare un computer collegato allo spettrometro per l'archiviazione dei dati. Controllare lo spettro del sensore, per assicurarsi che il sistema funzioni correttamente. Questo spettro è tipico.

Preparare un sistema di demodulazione con il sensore ad alta finezza. La configurazione è solo leggermente più complicata del sistema di demodulazione a bassa finezza. Nonostante ciò, la configurazione coinvolge ancora solo pochi elementi.

Utilizzare un laser di feedback distribuito, collegato a un controller di corrente. Collegare l'uscita laser tramite fibra ottica per portarne uno di un circolatore ottico La fibra dalla porta due del circolatore, viene giunzione al sensore ad alta finezza. Collegare la porta tre del circolatore ottico a un rilevatore di foto.

I dati del rilevatore di foto, vanno a un dispositivo di acquisizione dati e in un computer. Controlla lo spettro del sensore, per assicurarti che il sistema funzioni correttamente e produca uno spettro tipico. Un sensore di sistema a bassa finezza, progettato per misurare le termoline in acque aperte, ha raccolto i dati di test sul campo in blu.

Le curve rosse e nere sono misure effettuate con strumenti di riferimento attualmente disponibili sul mercato. Uno sguardo più da vicino ai dati, suggerisce che un sistema di sensori a bassa finezza fornisce maggiori dettagli. I dati in rosso provengono da una configurazione del sensore a bassa finezza, come sensore di flusso situato in un serbatoio dell'acqua.

I dati in nero provengono da un sensore di flusso commerciale di riferimento. Le due cose sono generalmente d'accordo. Tuttavia, quando l'acqua è calma, il sensore a bassa finezza mostra una risposta molto più chiara.

Un sensore ad alta finezza è promettente come un robusto bolometro ad alta risoluzione, per misurare l'emissione di fotoni nei plasma. Questi risultati confrontano il sensore ad alta finezza, con un bolometro resistivo. Tieni presente che un sensore fatto di colla UV di base non è destinato ad applicazioni superiori a 100 gradi Celsius, a causa della ridotta stabilità dell'epossidico ad alte temperature.

Il fissaggio della fibra e dell'im-pe-der acida leader con lo splicing a fusione può portare a una piattaforma di sensori di aumento della temperatura di circa 1.000 gradi Celsius;consentendo altre applicazioni entusiasmanti in ambienti ad alta temperatura. Esempi di applicazioni ad alta temperatura includono riscaldatori macro, emettitori a infrarossi e monitoraggio della temperatura in pollici nelle centrali elettriche. Durante l'utilizzo della lampada UV e dei laser, assicurati di indossare un camice da laboratorio e occhiali di sicurezza laser per proteggere la pelle e gli occhi.