Een silicium-tipped Fiber-optic Sensing Platform met hoge resolutie en snelle respons

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

doi:10.3791/59026

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Een silicium-tipped Fiber-optic Sensing Platform met hoge resolutie en snelle respons

6.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/59026

⸱

7 januari 2019

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

In dit artikel

Samenvatting

Dit werk meldt een innovatief silicium-tipped glasvezel sensing platform (Si-FOSP) voor hoge resolutie en snelle-reactie meting van een verscheidenheid van fysieke parameters, zoals temperatuur, stroming en straling. Toepassingen van deze Si-FOSP beslaan van oceanografisch onderzoek, mechanische industrie, aan onderzoek naar fusie-energie.

Samenvatting

In dit artikel introduceren we een innovatieve en praktisch veelbelovende glasvezel sensing platform (FOSP) die wij voorgesteld en onlangs aangetoond. Deze FOSP is afhankelijk van een silicium Fabry-Pérot-interferometer (FPI) gekoppeld aan het einde van de vezel, hierna aangeduid als Si-FOSP in dit werk. De Si-FOSP genereert een interferogram bepaald door de optische weglengte (OPL) van de silicium-spouw. Te meten grootheid verandert de OPL en dus verschuift het interferogram. Vanwege de unieke optische en thermische eigenschappen van het materiaal silicium vertoont deze Si-FOSP een voordelige prestaties in termen van gevoeligheid en snelheid. Bovendien schenkt de volwassen silicon fabricage-industrie de Si-FOSP met uitstekende reproduceerbaarheid en lage kosten naar praktische toepassingen. Afhankelijk van de specifieke toepassingen, ofwel een lage-finesse of high-finesse versie zal worden gebruikt, en twee verschillende methoden van demodulatie zal dienovereenkomstig worden vastgesteld. Gedetailleerde protocollen voor het fabriceren van beide versies van de Si-FOSP zal worden verstrekt. Drie representatieve toepassingen en de bijbehorende volgens resultaten getoond. Het ene is een prototype onderwater thermometer voor profilering van de thermoclines van de Oceaan, de tweede is een flowmeter voor het meten van de snelheid van de stroming in de Oceaan, en de laatste is een bolometer gebruikt voor de controle van de uitlaatgassen straling van magnetisch beperkt hoge-temperatuur plasma.

Inleiding

Glasvezel sensoren (FOSs) geweest de focus voor veel onderzoekers als gevolg van zijn unieke eigenschappen, zoals de geringe grootte, zijn low-cost zijn lichte gewicht en de immuniteit voor elektromagnetische interferentie (EMI)¹. Deze FOSs heb brede toepassingen in vele gebieden, zoals milieubewaking, Oceaan surveillance, olie-exploratie en industrieel proces onder andere. Als het gaat om de temperatuur-gerelateerde sensing, zijn niet de traditionele FOSs superieur in termen van resolutie en snelheid voor de gevallen waar meting van notulen en snelle temperatuurschommelingen wenselijk is. Deze beperkingen vloeien voort uit de optische en therm....