-
题名高精度硅基集成光学温度传感器研究
被引量：11
- 1
-
-
作者
王艺蒙
舒浩文
韩秀友
-
机构
大连理工大学光电工程与仪器科学学院
北京大学信息科学技术学院电子学系区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室
-
出处
《中国光学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第6期1355-1361,共7页
-
基金
国家自然科学基金项目(No.62075026,No.61875028)
博士后创新人才支持计划(No.BX20200017)
国家级大学生创新训练项目(No.2020101412100010090)。
-
文摘
传统温度检测在传感精度和响应时间等方面存在一定局限性,而基于热光效应的芯片级光电传感器不仅能够提升测量灵敏度和速度,也有利于降低系统复杂度和制造成本,近年来引起了人们广泛的关注。目前的集成温度传感器大多通过测量光学谐振腔对宽谱光源或可调谐光源的光谱响应来提供精准快速的测量解决方案,但这种基于宽光谱检测的方案无法实现实时处理,且成本较高,信号后处理较复杂,难以实现系统的整体集成。本文针对以上问题,采用硅基集成微环阵列技术设计了快速高精度的温度测量方法,通过对不同温度下级联微环阵列对单频激光的不同响应,构建光电二极管输出响应与温度变化的单调关系,从而实现实时高精度温度测量。为了提升单频光下的温度传感范围,使用多微环级联结构,并基于该结构设计了一种包括光源、微环阵列、探测器阵列、信号后处理单元和输出数据单元的硅基集成温度传感系统。根据实际用途的不同,在保证低功耗低成本的同时,该系统可以通过分别对级联微环数量、中心谐振波长以及谐振峰半高宽的设计改变温度测量范围以及温度测量分辨率,拥有比较大的设计自由度以及灵活的测量范围。通过对微环阵列的优化设计,实现了响应范围覆盖-20~105℃、精度优于60 mK、响应时间优于20μs的精准快速测量的温度传感。
-
关键词
集成光学
温度测量
微环阵列
集成传感器
-
Keywords
integrated optics
temperature measurement
micro-ring array
integrated sensor
-
分类号
TH691.9
[机械工程—机械制造及自动化]
TN379
[电子电信—物理电子学]
-
