높은 해상도와 빠른 응답 실리콘 밀고 광 감지 플랫폼

이 방법은 혁신적이고 적응력이 뛰어난 광섬유 감지 플랫폼을 생성합니다. 플랫폼의 개발은 원래 바다 바다의 난기류 특성화를위한 수중 온도계를 만들기 위해 데 그렌에 의해 구동되었다. 이 플랫폼의 장점은 고감도, 빠른 응답 및 작은 크기, 잘 확립 된 MEMS 제조 기술의 사용으로 인한 우수한 제조가능성을 포함한다.

난류 특성화를 위한 온도 측정, 액체 및 가스 유량 측정, 일부 융합에서 고온 플라즈마의 방사선 과 같은 많은 온도 관련 측정에 사용할 수 있습니다. 분광기로 벤치에서 센서를 제작합니다. 첫 번째 단계는 실리콘 웨이퍼에서 실리콘 기둥을 제조하는 것입니다.

이 웨이퍼는 센서에 사용할 수 있는 독립형 기둥을 가지고 있습니다. 기둥에 대한 개요는 이 회로도에 있습니다. 표준 마이크로 전기 기계 시스템 제조 방법을 사용하여 200 마이크로미터 두께의 이중 광택 실리콘 웨이퍼에서 패턴화됩니다.

포토레지스트는 각 기둥과 기판의 꼭대기에 있습니다. 광섬유의 플라스틱 코팅을 벗겨 내어 납인 섬유를 준비합니다. 벗겨진 부분을 청소하기 위해 알코올에 담근 렌즈 조직을 사용합니다.

청소된 섬유를 광섬유 칼로 가져가서 크리브하십시오. 다음으로 UV 치료 가능한 접착제와 유리 슬라이드를 획득하십시오. 유리 슬라이드에 UV 치료 가능한 접착제를 약간 떨어 뜨립니다.

그런 다음 슬라이드를 수동으로 스윙하거나 스핀 코팅하여 접착제를 분배합니다. 접착제는 표면에 얇은 층에있을 것입니다. 갈라진 리드인 섬유를 얻고 마지막 면을 슬라이드에 대고 눌러 접착제를 전달합니다.

반사 스펙트럼을 모니터링하기 위해 센서 인터로게이터에 섬유의 반대 쪽 끝을 부착합니다. 그런 다음 실리콘 기둥과 섬유의 갈라진 끝과 함께 작업합니다. 수평 평면에서 이동하는 번역 단계에서 기둥이 있는 웨이퍼를 가지고 다.

섬유를 세로로 이동하는 선형 단계로 고정합니다. 실시간 반사 스펙트럼을 피드백으로 사용하는 동안 스테이지를 조정하여 섬유를 기둥 중 하나와 정렬합니다. 이 반사 스펙트럼은 정렬이 만족스럽다는 것을 암시하는 예입니다.

스펙트럼이 만족스럽으면 섬유를 부착하기 위해 기둥과 접촉하십시오. 기둥과 섬유질이 부착되면 UV 램프 아래에서 결합을 치료하십시오. 경화가 완료되면 수직 번역 단계로 섬유를 들어 올려 기판에서 실리콘 기둥을 분리합니다.

현미경으로 센서 헤드를 검사하여 형상을 검사합니다. 이것은 전형적인 성공적으로 제작된 센서입니다. 재료를 수집하여 고기교 센서를 제작합니다.

여기에는 양면 광택 실리콘 웨이퍼의 파편이 포함되고 한쪽에는 스퍼터드 골드 레이어가 노란색으로 보입니다. 다른 쪽은 파란색으로 볼 수있는 높은 반사율, 유전체 거울 코팅을 가지고 있습니다. 다음으로, 등급 인덱스 멀티 모드 섬유의 짧은 부분을 단일 모드 섬유와 결합하여 섬유질 처리된 리드를 준비합니다.

멀티 모드 섬유를 클리브합니다. 이 회로도에 묘사된 바와 같이, 등급인덱스 멀티 모드 섬유를 광탄도 의 계수의 분기로 클리너로 하여 섬유 콜리메이터를 형성한다. 이제 유리 슬라이드에 소량의 UV 치료 가능한 접착제를 놓습니다.

슬라이드를 수동으로 스윙하거나 스핀 코팅하여 접착제를 희석한 후, 슬라이드에 대해 등급이 매겨진 다중 모드 섬유 끝을 눌러 접착제를 전달합니다. 반사 스펙트럼을 모니터링하기 위해 섬유의 다른 쪽 끝을 센서 인터로게이터에 연결합니다. 다음으로 웨이퍼 조각을 가로 변환 스테이지에 배치합니다.

유전체 측이 위쪽으로 가리키게 하십시오. 준비된 섬유를 수직 번역 단계에 놓고 조각쪽으로 이동하여 두 조각을 부착합니다. 적외선 병합 센서를 페어링하는 낮은 기교 원단과 비교하면, 높은 기교 센서의 제조는 실리콘 요소와 선도적 인 섬유의 광학 정렬로 가장 엄격한 요구 사항을 가지고 있습니다.

섬유와 부착된 웨이퍼 조각을 UV 램프 아래에 놓아 경화합니다. 다음 단계에 대한 준비가 되면 경화 후 어셈블리의 예입니다. 계속하기 전에 조각을 디스크 모양모양으로 연마합니다.

현미경으로 센서 헤드를 검사하여 원하는 모양이 있는지 확인합니다. 완성된 저기교 장치를 강등 시스템에 통합합니다. 시스템은 곧바로 진행되며 몇 가지 요소만 포함됩니다.

분광기와 컴퓨터. 이것은 세이마티스 형태로 설정입니다. 광섬유를 통해 출력이 있는 광대역 소스가 있습니다.

섬유는 광학 순환기 중 하나를 포트로 이동합니다. 포트 2의 순환기에서 광섬유는, 납인 섬유, 낮은 기교 센서에 접합된다. 서큘레이터 의 포트 3을 고속 분광기에 연결합니다.

데이터 저장을 위해 분광계에 연결된 컴퓨터를 사용합니다. 센서의 스펙트럼을 확인하여 시스템이 제대로 작동하는지 확인합니다. 이 스펙트럼은 일반적입니다.

높은 기교 센서로 강등 시스템을 준비합니다. 설정은 낮은 기교 강등 시스템보다 약간 더 복잡합니다. 그럼에도 불구하고 설정에는 여전히 몇 가지 요소만 포함됩니다.

현재 컨트롤러에 연결된 분산 피드백 레이저를 사용합니다. 광섬유를 통해 레이저 출력을 연결하여 광 순환기 중 하나를 포팅하여 순환기 의 포트 2에서 섬유, 높은 기교 센서에 접합된다. 광학 순환기의 포트 3을 사진 감지기에 연결합니다.

사진 감지기의 데이터를 데이터 수집 장치로 이동하여 컴퓨터로 이동합니다. 센서의 스펙트럼을 확인하여 시스템이 제대로 작동하는지 확인하고 일반적인 스펙트럼을 산출합니다. 오픈 워터에서 열심선을 측정하도록 설계된 낮은 기교 시스템 센서는 필드 테스트 데이터를 파란색으로 수집했습니다.

빨간색과 검은색 곡선은 현재 시장에서 사용할 수 있는 참조 기기로 이루어진 측정값입니다. 데이터를 자세히 살펴보면 낮은 기교 센서 시스템이 더 자세히 설명해 주어 있음을 시사합니다. 빨간색의 데이터는 물 탱크에 위치한 유동 센서로서 낮은 기교 센서 설정에서 나온 것입니다.

검은 색의 데이터는 참조 상용 유량 센서에서 나온 것입니다. 두 사람은 일반적으로 동의합니다. 그러나 물이 진정되면 낮은 기교 센서는 훨씬 더 선명한 반응을 나타낸다.

플라즈마에서 광자 방출을 측정하기 위한 고해상도 볼로미터의 고공교 센서가 유망합니다. 이러한 결과는 높은 기교 센서와 저항 볼로미터를 비교합니다. 기본 UV 접착제로 만든 센서는 고온에서 에폭시의 안정성이 저하되어 섭씨 100도 이상의 응용 분야에 는 사용되지 않습니다.

선도적인 섬유질과 산성 임페더를 융합 접합과 부착하면 온도가 섭씨 1, 000도 정도 상승하는 센서 플랫폼으로 이어질 수 있으며 고온 환경에서 다른 흥미로운 응용 프로그램을 가능하게 할 수 있습니다. 고온 응용 분야의 예로는 발전소의 인치에서 매크로 히터, 적외선 방출기 및 온도 모니터링이 있습니다. UV 램프와 레이저를 사용하는 동안, 당신은 당신의 피부와 눈을 보호하기 위해 실험실 코트와 레이저 안전 고글을 착용하고 있는지 확인합니다.