Una piattaforma con punta di silicio di rilevamento in fibra ottica ad alta risoluzione e risposta veloce

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

doi:10.3791/59026

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Articolo metodologico

Una piattaforma con punta di silicio di rilevamento in fibra ottica ad alta risoluzione e risposta veloce

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DOI:

10.3791/59026

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7 gennaio 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 questo articolo

Sommario

Questo lavoro segnala una punta di silicone fibra ottica rilevamento piattaforma innovativa (Si-FOSP) per la misura ad alta risoluzione e risposta rapida di una varietà di parametri fisici quali la temperatura, flusso e la radiazione. Applicazioni di questo Si-FOSP di calibrazione da ricerca oceanografica, industria meccanica, alla ricerca sull'energia di fusione.

Abstract

In questo articolo, vi presentiamo una piattaforma innovativa e promettente praticamente in fibra ottica telerilevamento (FOSP) che abbiamo proposto e dimostrato di recente. Questo FOSP si basa su un interferometro di Fabry-Perot di silicio (FPI) fissato all'estremità della fibra, denominata Si-FOSP in quest'opera. Il Si-FOSP genera un interferogramma determinata dalla lunghezza del cammino ottico (OPL) della cavità di silicio. Misurando altera l'OPL e così sposta interferogramma. A causa delle proprietà uniche ottiche e termiche del materiale silicio, questo Si-FOSP esibisce una prestazioni vantaggiose in termini di sensibilità e velocità. Inoltre, l'industria di fabbricazione di silicio maturo dota il Si-FOSP con eccellente riproducibilità e a basso costo verso le applicazioni pratiche. A seconda delle specifiche applicazioni, sia una versione bassa-finezza o alta-finezza sarà utilizzata, e due metodi di demodulazione di dati saranno adottati di conseguenza. Protocolli dettagliati per la realizzazione di entrambe le versioni di Si-FOSP saranno forniti. Tre applicazioni rappresentative e dei loro risultati secondo verranno mostrati. Quello primo è un termometro subacqueo di prototipo per profilatura termoclini l'oceano, il secondo è un misuratore di flusso per misurare la velocità di flusso nell'oceano, e l'ultimo è un bolometro utilizzato per il monitoraggio radiazioni di scarico da magneticamente confinato al plasma ad alta temperatura.

Introduzione

Sensori in fibra ottica (FOSs) hanno rappresentato il fulcro per molti ricercatori grazie alle sue proprietà uniche, come le sue dimensioni ridotte, il suo basso costo, il suo peso leggero e sua immunità alle interferenze elettromagnetiche (EMI)¹. Questi FOSs hanno trovato ampie applicazioni in molti settori quali il monitoraggio ambientale, sorveglianza di oceano, esplorazioni petrolifere e processo industriale, tra gli altri. Quando si tratta del rilevamento temperatura-relativa, il FOSs tradizionali non sono superiori in termini di risoluzione e velocità per i casi dove la misurazione di minuto e variazioni di temperatura veloce è auspicabil....