一种三维Mach-Zehnder型抗共振反射光波压力传感器

为了缩短传感器尺寸,提高耦合效率,提出了一种三维Mach-Zehnder型抗共振反射光波(ARROW)压力传感器。该传感器为一个金属分割的层叠ARROW结构以及两个3dB垂直耦合器组成的Mach-Zehnder干涉仪。利用有限元方法(FEM)研究、分析了硅弹性膜片应力分布,确定传感器的结构设计参数。使用BPM分析由光弹性效应引起输出变化及其与压力之间的关系。结果表明,该传感器可通过调整垂直耦合器的长度来调节耦合效率,无需弯曲波导,可降低器件尺寸,实现压力检测。

抗共振反射集成光学传感器的研究进展

抗共振反射光波导(ARROW)具有与传统光波导所不同的传播特性。利用覆盖层的抗共振反射性质,ARROW传播单模、高阶模被泄漏到基体。基于折射率的变化,抗共振反射传感器对物理量、化学量和生物分子间的相互作用有很高的敏感性。介绍了ARROW的结构、传感器的工作原理以及最新研究进展。由于可采用CMOS工艺制作波导,且能与光探测器在一块集成,抗共振反射传感器将具有广阔的应用前景。

环烯烃共聚物空芯微结构太赫兹光纤的设计与制造

以环烯烃共聚物（cyclic-olefin copolymer，COC）材料为基质，设计、制造了一种空芯多孔包层太赫兹（THz）纤维。利用comsol软件模拟了芯径为6mml的光纤在0．2—1．5THz波段的损耗特性，结果表明：在0．85。1．5THz波段存在多个低损耗频带，而且在0．85—1．1THz波段有低于3dB／m的三个窗口：特别是在0．99THz，损耗达到0．208dB／m。芯径为3rain、4．8mln和6mm的光纤在0．8-1．5THz波段的损耗特性对比分析表明：该COC微结构多孔包层空芯纤维的损耗随着光纤外径的增加而减小。把设计的太赫兹纤维外径放大7倍达到7cm，据此设计制造了光纤预制棒成型专用模具。借助热挤出成型方法得到了结构完整、孔洞表面光滑，长度为22cm的空芯多孔包层预制棒。利用该实验室独有的微结构光纤拉丝塔，成功获得了微结构保持完好的光纤样品。损耗分析结果表明：6mm芯径的光纤样品在1．27THz的平均损耗为2．175dB／m，与该频率的理论损耗（1．95dB／m）接近。

M-Z型硅基ARROW压力传感器设计

分析了M Z型硅基ARROW压力传感器的结构设计参数 ,并用计算机软件ANSYS对如下参数进行有限元方法 (FEM )研究 ,模拟了硅弹性膜片应力分布 ,确定了弹性膜边缘是传感臂具有高灵敏度的理想位置 。

BCB/SiO_2双导芯层叠ARROW结构压力传感器设计

针对传统ARROW压力传感器耦合长度长以及耦合效率低,提出了BCB/SiO2双导芯层叠ARROW结构压力传感器。在外力作用下,弹性薄膜上的BCB/SiO2双导芯层叠ARROW结构,会因光弹效应致使BCB和SiO2两个导芯折射率变化产生输出相位差。通过有限元方法(FEM)研究硅弹性薄膜上导芯折射率的变化与应力分布关系,确定传感器的结构设计参数。使用束传播法(BPM)分析耦合结构以及压力与输出之间的关系。结果表明,该传感器无需弯曲波导即可降低器件尺寸,并实现了灵敏度为5.2×10-2/kPa压力检测。

硅基光波导压力传感器

硅基光波导压力传感器由于具有灵敏度高、耐高温、抗电磁场干扰能力强、微型等优点 ,特别适合于在特殊环境中的应用。简要介绍了全反射光波导和抗共振反射光波导压力传感器的结构特点、工作原理及其研究现状。