[發明專利]一種基于微諧振腔的熱線式高靈敏度流速計

有效

• 申請號: 201510799428.1
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN105445491B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 戴道鋅;馬可
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于微諧振腔的熱線式高靈敏度流速計。光信號從兩個輸入波導輸入，兩個輸入波導分別連接著兩個輸出波導，兩路光信號的輸入波導和輸出波導分別置于微諧振腔的兩側，兩路光信號的輸入波導相互平行，兩路光信號的輸出波導向內彎曲并與微諧振腔耦合，彎曲的弧度與微諧振腔圓弧弧度不相同使得光信號不從輸出波導耦合到微諧振腔。兩路光信號的輸出波導上均鍍有用于作熱電極的金屬層，被測流體從微諧振腔表面流過進行檢測。本發明流速計緊湊簡單，設計方便，僅需標準工藝制作；采用微諧振腔設計，可以實現非常尖銳的頻譜響應，從而實現高精度、高靈敏度測試。

技術領域

本發明涉及了一種流速計，尤其是涉及了一種基于微諧振腔的熱線式高靈敏度流速計，屬于光傳感器件領域。

背景技術

以硅為主要材料的微諧振腔是一類非常重要的光學器件。微諧振腔具有較高的品質因素，由此能獲得較高的靈敏度和較低的探測極限。同時，微諧振腔基于平面光波導集成制作工藝與當前的微電子工藝完全兼容，使其可以大批量的生產，降低成本。此外，它還具有結構簡單、易于形成高集成度的陣列等優點。并且，當微諧振腔所處的外界環境變化時，會引起微諧振腔的折射率改變，從而引起微諧振腔的諧振波長漂移，因此通過測試此波長漂移即可測得外界環境的該變量。

目前已有多種基于微諧振腔實現的傳感器，如基于微環的免標記生物蛋白傳感(Adam L.Washburn,et al.Quantitative,Label-Free Detection of Five ProteinBiomarkers Using Multiplexed Arrays of Silicon Photonic MicroringResonators.Analytical Chemistry,Vol.82,No.1,January 1,2010)、基于微環的乙醇蒸汽檢測(Nebiyu A.YeboAn,et al.integrated optic ethanol vapor sensor based on asilicon-on-insulator microring resonator coated with a porous ZnO film.OpticsExpress,Vol.18,No.11,24May,2010)、基于微環的對溶液濃度與溫度的測量(Min-SukKwon，etal.Microringresonatorbasedsensor measuringboth the concentrationand temperature of a solution.Optics Express,Vol.16,No.13,23June2008)。目前現有的有超聲波測量流速的方法，激光多普勒效應測量流速(Mobile fiber-optic laserDoppler anemometer,Vol.31,No.21,Appl.Opt.31)，以及利用布拉格光纖光柵測量流速(All-optical fiber anemometer based on laser heated fiber Bragggratings.OpticsExpress,Vol.19,No.11,23May 2011)。由此，現有的流速計無法做到全光，采用了復雜的電路，不利于大批制造和生產，尺寸較大成本高，或者是傳感器響應速度慢，靈敏度低。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的是一種基于微諧振腔的熱線式高靈敏度流速計，用微諧振器然來實現流體流速的測量，相比傳統的流速計能達到更高的測量精度。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括第一輸入波導、第二輸入波導、微諧振腔、金屬、第二輸入波導、第二輸出波導和基底，光信號從第一輸入波導和第二輸入波導分別輸入，一路光信號經第一輸入波導連接第一輸出波導，另一路光信號經第二輸入波導連接第二輸出波導，兩路光信號的輸入波導和輸出波導分別置于微諧振腔的兩側，兩路光信號的輸入波導相互平行，兩路光信號的輸出波導向內彎曲，兩路光信號的輸出波導上均鍍有用于作熱電極的金屬層，被測流體從微諧振腔表面流過進行檢測。