Une plate-forme silicium pointe fibre optique télédétection haute résolution et une réponse rapide

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

doi:10.3791/59026

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Article de méthode

Une plate-forme silicium pointe fibre optique télédétection haute résolution et une réponse rapide

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DOI :

10.3791/59026

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7 janvier 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

Dans cet article

Résumé

Ce travail rapporte une pointe silicone fibre optique télédétection plate-forme innovante (tr-FOSP) pour la mesure de haute résolution et d’intervention rapide d’une variété de paramètres physiques, notamment la température, de débit et de rayonnement. Les applications de cette Si-FOSP allant de recherche océanographique, industrie mécanique, à l’énergie de fusion.

Résumé

Dans cet article, nous présentons une novateur et prometteuse pratiquement fibre optique plate-forme de télédétection (FOSP) qui nous a proposé et a démontré récemment. Cette FOSP s’appuie sur un interféromètre de Fabry-Perot de silicium (FPI) attaché à l’extrémité de la fibre, dénommée Si-FOSP dans cet ouvrage. Le Si-FOSP génère un interférogramme déterminée par la longueur du trajet optique (OPL) de la cavité de silicium. Mesurande modifie l’OPL et déplace ainsi l’interférogramme. En raison des propriétés optiques et thermiques uniques du matériau silicium, cette Si-FOSP présente un rendement avantageux en termes de sensibilité et la vitesse. En outre, l’industrie de fabrication de silicium mature dote de la Si-FOSP excellente reproductibilité et à moindre coût vers des applications pratiques. Selon les applications spécifiques, soit une version basse-finesse ou haute-finesse serviront, et deux méthodes de démodulation de différentes données seront adoptées en conséquence. Des protocoles détaillés pour fabriquer les deux versions de la Si-FOSP seront fournis. Trois applications représentatives et leurs résultats selon seront montrés. L’un est un thermomètre sous l’eau du prototype pour profiler les thermoclines océan, le second est un débitmètre pour mesurer la vitesse d’écoulement dans l’océan, et le dernier est un bolomètre utilisé pour le contrôle des gaz d’échappement émis par magnétiquement confiné plasma à haute température.

Introduction

Capteurs à fibre optique (FOSs) ont fait l’objet de nombreux chercheurs en raison de ses propriétés uniques, telles que sa petite taille, son faible coût, sa légèreté et son immunité aux interférences électromagnétiques (EMI)¹. Ces logiciels libres ont trouvé des applications larges dans de nombreux domaines tels que la surveillance de l’environnement, surveillance de l’océan, exploration pétrolière et des procédés industriels entre autres. Quand il s’agit de la détection de liées à la température, le FOSs traditionnel ne sont pas supérieur en termes de résolution et la vitesse pour les cas où la mesure des minutes et des variations rapides de ....