位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
基于U型波导耦合单微环结构的高灵敏度湿度传感器
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:O436[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004, [2]哈尔滨工业大学控制与仿真中心,黑龙江哈尔滨150080
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(60877047,61172044); 河北省自然科学基金项目(F20100002002)资助
中文摘要:

首次提出了一种基于U型波导耦合的新型单微环结构湿度传感器,该传感器以聚酰亚胺(polyimide,P1)作为感湿材料,当外界环境相对湿度变化时,引起感湿部位折射率的相应变化,导致传感器的输出光谱发生漂移。根据传输矩阵法推导U型波导耦合单微环结构的传递函数,重点讨论了不同感湿部位对输出光谱的影响,通过Matlab理论仿真,确定以U型波导耦合单微环结构整体作为最佳感湿部位。当U型波导的两个耦合点间的距离为微环周长的整数倍时,相比于传统的单微环结构,自由光谱范围(FSR)实现加倍。外界相对湿度从10%RH变化到100%RH时,传感器的输出光谱漂移量在0.027~0.191μm之间变化,灵敏度高达0.001 8μm/%RH,相比于具有高灵敏度的光纤光栅类湿度传感器,灵敏度提高了10~100倍,实现了在高灵敏度感湿的同时兼顾谐振峰两侧大范围的滤波选频。

英文摘要:

The paper proposes a novel high sensitivity humidity sensor based on a U-shaped waveguide-coupled single micro-ring, Polyimide is used as the wet material, the refractive index of humidity-sensing part changes as relative humidity changes, thus leading to a obvious peak drift. The transfer function of the structure is derived basing on transfer matrix method and the paper mainly discusses the influence on the output spectrum with different humidity-sensing parts. Through the theoretical simulation of Matlab, the whole structure of U-shaped waveguide coupled single micro-ring is proved to be the best humidity-sensing part. The free spectral range (FSR) will be doubled compared to the traditional single micro ring structure while the length between the two coupling points of the U-shaped waveguide is an integer multiple of circumference of the micro-ring. When the relative humidity of external environment changes from 10 %RH to 100%RH, the output spectrum appears a obvious drift from 0. 027 to 0. 191 tLm and the sensitivity reaches up to 0. 001 8 μm/%RH. Compared to FBG humidity sensor with high sensitivity, the sen- sitivity in this article is increased by 10 to 100 times, achieving a high sensitivity in the sense of humidity when the wide range of filter frequency selection is taken into account.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642