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基于微环辅助的M-Z温度传感器

2020-04-13呙明贤王兆松苗江云

光通信研究 2020年1期

孙 枫,万 静,呙明贤,王兆松,苗江云

(南京邮电大学,电子与光学工程学院、微电子学院,南京 210046)

0 引 言

温度传感器广泛应用于感应测量、生物医学、通信技术、航天技术和工业等领域。传统的接触式温度传感器包括热敏电阻和热电偶传感器。光纤式温度传感器在长距离测温中得到了广泛的应用。李强等人介绍了光纤温度传感器在电力系统中的作用[1]。随着微型器件的发展,微型化逐渐成为温度传感器的发展趋势。

许多传感器是根据滤波原理工作的,例如:法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)滤波器、马赫-曾德尔(Mach-Zehnder,M-Z)滤波器和干涉膜滤波器等[2]。其中,M-Z滤波器[3-5]由于其结构简单得到广泛的研究。一般情况下,单个M-Z滤波器具有正弦(余弦)平方律的功率传输性能,其3dB带宽较大,品质因数较低。通过级联[6-7]的方式可以提高普通 M-Z滤波器的输出性能。然而,级联明显增大了设备的尺寸,不利于大规模集成。微环作为一种光学谐振腔,由于其良好的选频特性,受到了广泛的关注。其传输性能被很多人研究[8-11]。这些工作为我们的研究提供了理论依据。此外,微流控技术也在微器件中有着广泛的应用,它是一种控制微小体积液体的技术,广泛应用于生命科学和工程科学等研究领域[12-13]。

本文介绍了一种基于微环辅助的M-Z温度传感器,其具有体积小(μm量级)、带宽窄和消光比高等优点,可用于微器件传感领域。将微环腔耦合在M-Z干涉仪[14-16]的一个臂上,对压电陶瓷施加电压,使其由于电致伸缩效应而拉长,通过挤压薄片和薄膜,驱动对温度敏感的液体进入微环,通过分析传感器的输出光谱,即可检测到温度的变化。……

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