높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

Guigen Liu; Qiwen Sheng; Weilin Hou; Matthew L. Reinke; Ming Han

doi:10.3791/59026

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방법 논문

높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

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DOI:

10.3791/59026

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2019년 1월 7일

Guigen Liu^*¹ , Qiwen Sheng^*¹ , Weilin Hou² , Matthew L. Reinke³ , Ming Han¹^,⁴

¹Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University, ²Naval Research Laboratory, Stennis Space Center, ³Oak Ridge National Laboratory, ⁴Department of Electrical and Computer Engineering, University of Nebraska-Lincoln

^* These authors contributed equally

이 논문에서

요약

이 작품 보고는 혁신적인 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼 (Si-FOSP) 고해상도 및 빠른 응답의 다양 한 온도, 흐름, 방사선 등의 물리적 매개 변수 측정 합니다. 이 시 FOSP의 융해 에너지 연구 해양 연구, 기계 산업에서에서 스팬.

초록

이 문서에서는, 우리는 혁신적이 고 실제적으로 유망 광 감지 플랫폼 (FOSP)을 우리가 제안 하 고 최근 시연 소개 합니다. 이 FOSP 라고 시 FOSP이이 작품에서 섬유 끝에 연결 된 실리콘 Fabry-페로 간섭계 (FPI)에 의존 합니다. Si-FOSP 실리콘 구멍의 광학 경로 길이 (OPL)에 의해 결정 하는 interferogram를 생성 합니다. Measurand에서 OPL 변경 하 고 따라서 교대는 interferogram. 실리콘 재료의 독특한 광학 및 열 특성, 때문이 시-FOSP 및 속도 유리한 성능을 전시 한다. 또한, 성숙한 실리콘 제조 업계는 우수한 재현성 및 실용적인 응용 프로그램으로 저렴 한 비용으로 Si-FOSP endows. 특정 응용 프로그램에 따라 중 낮은 기교 또는 높은 기교 버전 이용 될 것입니다, 그리고 두 개의 서로 다른 데이터 복조 방법 따라 채택 될 것입니다. Si-FOSP의 두 버전을 날조를 위한 상세한 프로토콜 제공 됩니다. 3 대표적인 응용 프로그램 및 그들의 일치 결과 표시 됩니다. 첫 번째 바다 thermoclines 프로 파일링에 대 한 프로토 타입 수 중 온도계, 두 번째는 바다, 흐름 속도 측정 하는 유량 이며, 마지막 하나는 자석에서 배기 방사선 모니터링에 사용 되는 대런 국한 고온 플라즈마입니다.

서론

광섬유 센서 (FOSs) 작은 크기, 그것의 저가, 그것의 가벼운 무게와 전자기 간섭 (EMI)¹의 면역 등의 독특한 특성으로 인해 많은 연구자에 대 한 초점 되었습니다. 이러한 FOSs 환경 모니터링, 바다 감시, 석유 탐사, 그리고 다른 사람의 사이에서 산업 공정 등 많은 분야에서 다양 한 응용 프로그램을 발견 했다. 온도 관련 감지에 오면, 전통적인 FOSs 해상도와 분 및 빠른 온도 변화 측정 바람직한 경우 속도 뛰어난있지 않습니다. 이러한 한계는 많은 전통적인 FOSs 기반으로 융합 된 실리 카 재료의 광학 및 열 특성에서 줄기. 한 손으로, 열 광학 계수 (TOC)와 실리 카의 열 확장 계수 (TEC)는 1.28x10^-5 RIU / ° C 및 5.5x10^-7 m/(m·°C), 각각; 이러한 값은 1550 nm의 파장 주위만 약 13 오후 / ° C의 온도 감도 이어질. 다른 한편으로, 열 확산 율, 온도의 속도의 측정 인 열 에너지 교환에 대 한 응답에서 변경, 단지 1.4x10^-6 m²/s 실리 카;에 대 한 이 값은 실리 카 기반 FOSs의 속도 향상을 위한 우수.

섬유 광학 감지 플랫폼 (FOSP)이이 문서....