研究人员将小型光子芯片变成功能性温度传感器

发布：cyqdesign 2023-12-16 12:37 阅读：554

与电子学类似，光子电路可以小型化到芯片上，从而形成所谓的光子集成电路（PIC）。尽管这些发展比电子产品更晚，但该领域正在迅速发展。然而，主要问题之一是将这种 PIC 变成功能性设备。这需要光学封装和耦合策略，以便将光引入 PIC 并从 PIC 中获取光。

例如，对于光通信，需要使用光纤进行连接，然后长距离传输光脉冲。或者，PIC 可以容纳一个光学传感器，该传感器需要外部光才能读出。

由于 PIC 上的光在亚微米尺寸的非常小的通道（称为波导）中传播，因此这种光耦合非常具有挑战性，需要在 PIC 和外部组件之间仔细对齐。光学元件也非常脆弱，因此正确封装 PIC 对于获得可靠的设备至关重要。

根特大学的Van Steenberge教授和Jeroen Missinne教授以及imec的研究团队正在开发解决方案，以克服与下一代电信系统、传感器和生物医学设备中的PIC相关的封装和集成挑战。

他们的活动之一是使用非常小的透镜（微透镜）来更轻松地将 PIC 上的光通道与外部光纤或其他元件连接起来。他们已经展示了可以在制造过程中集成到 PIC 本身的微透镜或在封装过程中添加的外部微透镜。

后者是最近发表在《光学微系统》杂志上的一篇论文的主题。

由此产生的封装微型光学温度传感器探头（右）和带有分解图的原理图，说明了传感器探头的构建（左）。

使用直径为300 um的小型球透镜在PIC上的传感器和可连接到标准读出设备的光纤之间建立有效连接。

此外，本文还介绍了将 PIC 转换为功能齐全且完全封装的微型传感器探头（直径小于 2 mm）所需的导入步骤。本演示中开发的光学传感器类型是布拉格光栅温度传感器，可测量高达180°C的温度。

该传感器是在欧洲 SEER 项目的框架内与 Argotech（捷克共和国）和雅典国立技术大学（希腊）的光子学通信研究实验室一起实现的。在这个项目中，几个欧洲合作伙伴专注于将光学传感器集成到制造过程中，以制造复合材料部件，例如飞机中使用的部件，这最终将实现工艺优化、节能和成本节约。

相关链接：https://phys.org/news/2023-12-small-photonic-chip-functional-temperature.html

关键词：光子芯片传感器探头

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