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一种波导干涉仪传感器


技术摘要:
本发明公开了一种波导干涉仪传感器,其特征在于,包括:光纤、光纤波导耦合器、波导芯片,光纤用于接收入射的光脉冲,光纤波导耦合器用于耦合来自所述光纤的光脉冲,耦合后的光脉冲在波导芯片中继续传输并发生干涉,波导芯片包括分束器、第一波导、第二波导、合束器,  全部
背景技术:
光干涉仪在光波导技术领域占有非常重要的地位,它是根据光的干涉原理制成的 一种仪器,其原理是由光纤接收来自入射光的光脉冲,光脉冲经过光纤波导耦合器进入光 波导芯片,再通过分束器将来自一个光源的两个光束完全分并,各自经过不同的光程,然后 再经过合并,即可显出干涉条纹。 基于光干涉仪的原理,光干涉仪常常用在折射率测量、电场检测、压力传感、声敏 检测等领域,而传统的测量干涉仪主要存在以下问题: 1)精度低。就目前的干涉仪产品而言,以光学组件来说,组件的微小变化会严重改 变原有的光学质量;2)测量方式为接触测量。以轮廓仪来说,其使用接触式的测量方式,即 使目前已可以微调接触的力量,但对于表面较脆弱的被测量物是否不会造成损害仍无法确 定;3)测量速度慢。传统的激光干涉仪需要使用探针来测量,且测量时无法一次测量所有的 面积,必需分很多扫瞄线去测量,因此会造成测量的缓慢;4)使用门槛高。传统干涉仪原理 较为复杂且使用时会受到环境等条件限制,在测量前需要很多时间来调整。
技术实现要素:
有鉴于此,本发明的实施例提供了一种能够将折射率测量灵敏度达到无穷大的光 干涉仪。 为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种波导干涉仪传感器,包括: 光纤,所述光纤用于接收入射的光脉冲; 与所述光纤的输出端连接的光纤波导耦合器,所述光纤波导耦合器用于耦合来自 所述光纤的光脉冲; 与所述光纤波导耦合器连接的波导芯片,所述耦合后的光脉冲在波导芯片中继续 传输并发生干涉,所述波导芯片包括分束器、第一波导、第二波导、合束器,所述分束器的输 入端与光纤波导耦合器的输出端连接,所述第一波导的一端与分束器的第一输出端连接, 所述第二波导的一端与分束器的第二输出端连接,所述第一波导的另一端与合束器的第一 输入端连接,所述第二波导的另一端与合束器的第二输入端连接; 所述第一波导为衬底是二氧化硅、波导材质是硅的条形波导; 所述第二波导为衬底是二氧化硅、波导材质是硅、狭缝为空气的狭缝波导。 进一步的,所述分束器的分光比为50:50。 进一步的,所述条形波导是以宽度为1000nm、高度为220nm的硅条波导。 进一步的,所述狭缝波导是以宽度为800nm、高度为220nm的硅分别为上下覆盖层, 中间取高度为220nm、宽度为150nm为空气狭缝的波导。 进一步的,所述分束器和合束器为在248nm的互补金属氧化物半导体兼容工艺中 3 CN 111609873 A 说 明 书 2/4 页 制备的Y型连接器。 进一步的,所述Y型连接器的平均插入损耗为0.28±0.02dB,设备占用小于1.2μm ×2μm。 进一步的,所述第二波导与所述分束器和合束器的连接处还设有过渡区,所述过 渡区用于减小第二波导直接耦合模场失配引起的损耗。 进一步的,所述过渡区为空气或者二氧化硅。 本发明的有益效果是:本发明提供的波导干涉仪传感器是基于光的干涉原理制成 的一种仪器,光纤接收来自入射光的光脉冲,经过光纤波导耦合器,进入光波导芯片,通过 分束器将来自一个光源的两个光束完全分并,两个光束各自经过不同的光程,然后再经过 合并,可显出干涉条纹。通过观测波导折射率随波长变化的曲线图和其透射光谱图来找到 一个可使干涉仪测量特性达到接近于无穷大的色散转折点。波导芯片构成的干涉仪更加稳 定,对于外部温度,振动等变化也更加不敏感;体积更小,封装更为方便。干涉仪可应用在长 度测量、折射率测定、波长测量还有检测光学元件,本发明涉及的干涉仪适用于高精度下的 折射率的测定。 附图说明 图1是本发明一种波导干涉仪传感器的平面示意图; 图2为狭缝波导在波长为1500nm-2500nm群折射率随波长变化的关系图; 图3为条形波导在波长为1500nm-2500nm群折射率随波长变化的关系图; 图4为第一波导和第二波导的群折射率差值在对应波长随波长变化的关系图; 图5为波导干涉仪传感器在波长为1500nm-2500nm损耗与波长变化关系图。 附图标记:1-光纤;2-光纤波导耦合器;3-波导芯片;4-分束器;5-第一波导;6-第 二波导;7-合束器;8-过渡区。
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