高解像度・高速応答の光ファイバーセンシングのシリコン チップを渡したプラットフォーム

この方法は革新的で、適応可能な光ファイバーのセンサーのプラットホームを作り出す。プラットフォームの開発は、もともと海水の乱気流特性のための水中温度計を作成するためにデイグーンによって駆動されました。このプラットフォームの利点は、高感度、高速応答および小サイズ、および十分に確立されたMEMS製造技術の使用による優れた製造性が含まれます。

乱流の特性評価のための温度測定、液体および気体の流量測定、およびいくつかの融合中の高温プラズマからの放射など、多くの温度関連測定に使用できます。分光計でベンチのセンサーを製造します。最初のステップは、シリコンウェーハ上にシリコンピラーを製造することです。

このウエハーはセンサーで使用するために準備ができている独立した柱を備えている。柱の概要は、この回路図にあります。それらは標準的なマイクロ電気機械システムの製造方法を使用して、厚さ200マイクロメートル、両面研磨されたシリコンウエハからパターン化されています。

フォトレジストは、各柱と基板の上にあります。光ファイバのプラスチックコーティングを剥ぎ取ってリードインファイバーを準備します。アルコールに浸したレンズ組織を使用して、剥がされた部分をきれいにします。

洗浄したファイバーを光ファイバの包丁に持っていって切断します。次に、UV硬化性接着剤とガラススライドを取得します。ガラススライドにUV硬化性接着剤の少しドロップを入れてください。

次に、スライドを手動でスイングまたはスピンコートして接着剤を分配します。接着剤は、表面上の薄い層になります。切断されたリードインファイバーを取得し、接着剤を転送するためにスライドに対してその端の顔を押します。

反射スペクトルを監視するために、ファイバの反対側の端をセンサーの尋問者に取り付けます。その後、シリコンピラーと繊維の切断端で作業します。水平面内を移動する変換ステージ上の柱を持つウエハースを持っています。

繊維を垂直に移動する線形の段階に固定します。リアルタイムの反射スペクトルをフィードバックとして使用しながら、ファイバーを柱の1つに合わせてステージを調整します。この反射スペクトルは、アライメントが満足であることを示唆する一例である。

繊維をピラーに接触させ、それらを取り付けます。柱と繊維が取り付けられると、UVランプの下で結合を治します。硬化が完了したら、垂直変換段階で繊維を持ち上げて、それを取り外し、シリコンピラーを基板から取り外します。

センサーヘッドを顕微鏡で検査し、その形状を調べます。これは、正常に製造された典型的なセンサーです。材料を収集して、高品数センサーを製造します。

これには、両面研磨されたシリコンウエハーの破片が含まれ、片側にスパッタリングされた金層が黄色と見なされます。反対側は高反射率、誘電ミラーコーティングを有し、青色と見なされる。次に、単一モード繊維を用いて等級インデックスマルチモードファイバの短い部分をスプライスすることにより、コリメートされたリードを繊維で調製する。

マルチモードファイバを切断します。この回路図に示すように、等級指数マルチモード繊維を光軌道の周期の4分の1に切断して繊維コリメータを形成する。さて、ガラススライド上に、UV硬化性接着剤の小さな滴を置きます。

スライドを手動でスイングまたはスピンコーティングして接着剤を薄くした後、グレーディングインデックスのマルチモードファイバーエンドをスライドに押し付けて接着剤を転送します。反射スペクトルを監視するために、ファイバのもう一方の端をセンサーの尋問者に接続します。次に、水平変換ステージ上にウェハの断片を配置する。

誘電体側を上向きにします。作製したファイバーを縦方向の変換段階に入れ、フラグメントに向かって移動して2つの部分を取り付けます。低フィネスファブリックペア赤外線マージセンサとの比較、高フィネスセンサの製造は、シリコン素子を有する主要繊維の光学配向として最も厳しい要件を有する。

繊維と付属のウェハフラグメントをUVランプの下に置いて治します。これは、次の手順に進む準備が整った後のアセンブリの例です。先に進む前に、断片を円盤状に研磨します。

センサーヘッドを顕微鏡で調べ、所望の形状を確認します。復調システムに完成した低繊度装置を組み込みます。システムは簡単に進み、少数の要素しか必要としなくてはないです。

分光計とコンピュータ。これは、回路図形式の設定です。光ファイバを介して、出力と、広帯域ソースがあります。

光サーキュレータのポートに光ファイバーが入ります。また、サーキュレータのポート2から光ファイバを、リードインファイバにスプライシングし、低フィネスセンサを形成する。サーキュレータのポート3を高速分光器に接続します。

データストレージ用の分光計に接続されたコンピュータを使用します。センサーのスペクトルを確認して、システムが正しく動作することを確認します。このスペクトルは典型的です。

高いフィネスセンサーで復調システムを準備します。セットアップは、低い罰金復調システムよりもわずかに複雑です。それでも、セットアップには、まだ少数の要素しか含みかからない。

現在のコントローラに接続された分散フィードバックレーザーを使用します。光サーキュレーターのポート1に光ファイバーを介してレーザー出力を接続サーキュレータのポート2からのファイバは、高いフィネスセンサーにスプライスされます。光サーキュレータのポート3を光検出器に接続します。

光検出器からのデータは、データ取得装置に、そしてコンピュータに行く。センサーのスペクトルを確認し、システムが正常に動作することを確認し、典型的なスペクトルを生成します。オープンウォーターのサーモクリンを測定するように設計された低いフィネスシステムセンサーは、フィールドテストデータを青色で収集しました。

赤と黒の曲線は、現在市場で入手可能な参照機器で行われた測定値です。データを詳しく見ると、低いフィネスセンサーシステムがより詳細に提供されることを示唆しています。データは赤で、水タンクに位置するフローセンサーとして、低いフィネスセンサセットアップからである。

データは黒色で、基準商用流動センサからである。両者は一般的に同意する。しかし、水が穏やかである場合、低フィネスセンサーははるかに明確な応答を示します。

高いフィネスセンサーは、プラズマ中の光子放出を測定するための堅牢な高解像度ボロメーターとして有望です。これらの結果は、抵抗ボロメーターと高いフィネスセンサーを比較します。ベース UV 接着剤で作られたセンサーは、高温でのエポキシの安定性が低下するため、摂氏 100 度を超えるアプリケーションを対象とはしていません。

一流の繊維と酸性im-pe-derを融合スプライシングと取り付けると、温度を約1,000°Cに上げるセンサープラットフォームにつながる可能性があり、高温環境での他のエキサイティングなアプリケーションを可能にします。高温アプリケーションの例としては、マクロヒーター、赤外線エミッタ、発電所での温度監視(インチ)などがあります。UVランプとレーザーを使用している間、あなたの肌と目を保護するためにラボコートとレーザー安全ゴーグルを着用していることを確認してください。