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新的光子结构充当微型高度精确的传感器

通过科学,技术和研究机构|2016年4月6日

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许多机器如涡轮机,油钻,健康监视器和核反应堆需要内部传感器来监测诸如温度之类的物理状态。为了满足这一挑战,*星的研究人员正在开发紧凑的硅光子传感器,可以提供准确的读数,而不会因机器内的有毒,腐蚀性甚至爆炸性条件而受损。

的扩展领域硅光子学使用一种叫做波导的结构将电磁波限制在一维或二维范围内,这样电磁波就会随着外界因素的变化而变化。波导可以非常小,很容易集成到电子电路中来记录信息。

在最近的工作示例中,Ji Fang Tao来自A * Star的微电子学院,同事开发了一个小型光学温度传感器,只有120微米,并在称为迈克森干涉仪1的经典实验设计上建模。该装置将光分成两个梁,通过不同的材料行进,然后将其带回在一起。所得到的干扰图案提供有关光和周围温度的信息。

“温度的变化可以改变某些材料的光学特性,”陶解释道。“在我们的传感器中,温度会改变波导的折射率。迈克尔逊干涉仪是一种强大的设计,它可以让我们捕捉到这些折射变化,从而计算出温度变化。”

该设备的一个突出特点是,它不需要镜子,而是引导光线通过回路,将其带回干涉点。研究人员发现,它可以测量大范围的温度,而且对微小温度变化的敏感度是现有光纤传感器的20倍左右。

温度是涛和他的团队可以使用硅光子测量一个属性。最近,它们开发了一种微小的光子湿度计(见图),其通过识别在波浪的路径中的液滴冷凝时识别水的折射性能来识别局部露点温度。然后可以将该信息与温度传感器组合以计算具有非常高的精度的相对湿度。

这种多功能、紧凑和低成本的环境传感器的应用可能是无限的,Tao和来自新加坡和中国的同事们才刚刚开始他们的旅程。“硅光子学和光学微电子机械系统(MEMS)是传感器发展的两项惊人技术,”他说。“现在我们可以测量了温度下一步是设计片上光子气体传感器。”


了下:M2M(机器对机器)


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