İmalat ve fotonik termometreler test
Summary
İmalat süreci ve fotonik termometreler test açıklanmaktadır.
Abstract
Son yıllarda, telekomünikasyon için roman silikon fotonik aygıtlar geliştirmek için bir itme şimdi sofistike fotonik sensörleri geliştirmek için kaldıraçlı varlık büyük bir Bilgi Bankası üretti. Silikon fotonik sensörler değişiklikler fiziksel durumuna değişimler rezonans frekansı transduce için güçlü doğumdan nano-dalga kılavuzu ışık yararlanmak isteyin. Thermometry söz konusu olduğunda, fotonik cihazın sıcaklık ile drift için bir Bragg ızgara gibi rezonans frekansı termo-optik katsayısı, Yani, kırılma indisi sıcaklık, nedeniyle değişiklikler neden olur. A maiyet-in çok çeşitli kontrollü laboratuvar değişen ayarları dağıtılabilir düşük maliyetli fotonik sıcaklık sensörleri imal etmek Telekom uyumlu ışık kaynakları son gelişmeler kaldıraç fotonik aygıtlar gelişmekte olan koşullar, gürültülü ortamlarda bir fabrikada ya da bir konut için. Bu makale, fabrikasyon ve fotonik termometreler test için bizim Protokolü ayrıntı.
Introduction
Sıcaklık Metroloji, platin direnç termometre için altın standart ilk efendim Siemens tarafından 1871 yılında 1890 yılında ilk aygıt geliştirme Callender1 önerilmiş. O zamandan beri tasarımına ve üretimine termometreler artımlı devam eden geniş bir sıcaklık ölçüm çözümleri vermiştir. Standart platin direnç termometre (SPRT) Uluslararası sıcaklık ölçeği (ITS-90) ve direnç thermometry kullanarak kendi yayılması için interpolating bir araçtır. Bugün, bir yüzyıldan daha sonra onun buluşu direnç thermometry önemli bir rol Sanayi ve her gün teknoloji Biyomedikal işlem denetimi imalat, enerji üretimi ve tüketimi arasında değişen çeşitli yönleriyle oynar. Her ne kadar iyi kalibre edilmiş endüstriyel direnç termometre sıcaklık belirsizlikler 10’a kadar küçük ölçebilirsiniz mK, onlar hassas mekanik şok, termal stres ve nem ve kimyasal kirleticiler gibi ortam değişkenleri vardır. Sonuç olarak, direnç termometreler periyodik (ve pahalı) devre dışı kalibrasyonu gerektirir. Direnç thermometry bu temel sınırlamalar benzer daha iyi ölçüm yetenekleri whislt mekanik darbelere karşı daha güçlü olmak için sunabilirsiniz fotonik sıcaklık sensörleri2 gelişmekte olan büyük ilgi doğurmuştur . Böyle bir devcie ulusal ve endüstriyel laboratuarları ve uzun vadeli izleme nerede enstrüman drift olumsuz verimlilik etkisi olabilir bu ilgi beğenisini kazanacak.
Son yıllarda zengin çeşitte romanı fotonik termometreler önerdi ışığa duyarlı boyalar3, Galeri modu rezonatör4, fiber optik sensörler5,6fısıldayan uyarlanan sapphire mikrodalga dahil olmak üzere, 7ve üstünde-küçük parça silikon nano-fotonik sensörler8,9,10. NIST gelişmekte olan düşük maliyetli, kolayca konuşlandırılabilir, roman sıcaklık sensörleri ve kolayca CMOS uyumlu üretim gibi varolan teknolojileri kullanılarak üretilmektedir standartları çabalarımızı hedefleniyor. Belirli bir odak silikon fotonik aygıtlar gelişme olmuştur. Bu cihazlar sıcaklığı-40 ° C ila 80 ° C ve 5 ° C-165 ° C eski aygıtları8‘ e karşılaştırılabilir belirsizlikler aralıklarına üzerinden ölçmek için kullanılabilir göstermiştir. Ayrıca, bizim sonuçları daha iyi bir süreç kontrol cihazı ile değiştirilebilirlik 0.1 ° C belirsizlik sırasına ulaşılabilir olduğunu göstermektedir (yani nominal katsayıları değil kalibrasyon kullanarak sıcaklık ölçüm belirsizliği belirlenen katsayıları ).
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu denemenin amacı fotonik bir termometre sıcaklık bağımlı tepki ölçmek için yapıldı. Sıcaklık nicel ölçümler Metroloji sınıf, küçük hacimli sensörler, kuyu ve sensör arasında iyi termal temas sağlamak ve ısı en aza indirmek derin kuru çevreye kaybeder gibi istikrarlı ısı kaynağı kullanmak akıllıca olur. Bu gereksinimleri kolayca optik lifler çip için bağ tarafından yerine getirilmesi, etkili bir şekilde paketlenmiş bir aygıt oluşturma derin Metroloji sıcaklık de indirdi. Bak?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar kadar deneyler ayarlama konusunda yardım almak için silikon fotonik sıcaklık sensörleri ve Wyatt Miller ve Dawn haç imal için fırsat sağlamak için NIST/CNST NanoFab tesis etmiş oluyorsunuz.
Materials
| Packaging process | |||
| 6-axis stage | PI instruments | ||
| video cameras | |||
| epoxy dispensation system | |||
| Fiber array | |||
| Temperature Measurement | |||
| Metrology Well | Fluke | 9170 | Dry well stable to better than .01 K |
| Laser | Newport | TLB6700 | 1520-1570 nm tunable laser |
| Wavemeter | HighFinesse | WS/7 | 100 Hz wavemeter |
| Power meter | Newport | 1936-R | power meter with broad range |
References
- Price, R. The Platinum resistance Thermometer. Platinum Metals Review. 3 (3), 78-87 (1959).
- Xu, H., et al. Ultra-Sensitive Chip-Based Photonic Temperature Sensor Using Ring Resonator Structures. Optics Express. 22, 3098-3104 (2014).
- Donner, J. S., Thompson, S. A., Kreuzer, M. P., Baffou, G., Quidant, R. Mapping Intracellular Temperatrure Using Green Flurorescent Protein. Nano Letters. 12 (4), 2107-2111 (2012).
- Ahmed, Z., et al. Towards Photonics Enabled Quantum Metrology of Temperature, Pressure and Vacuum. arXiv:1603.07690 [physics.optics]. , (2016).
- Ahmed, Z., Filla, J., Guthrie, W., Quintavall, J. Fiber Bragg Gratings Based Thermometry. NCSL International Measure. 10, 24-27 (2015).
- Hill, K. O., Meltz, G. Fiber Bragg Grating Technology Fundamental and Overview. J. of Lightwave Technology. 15, 1263-1275 (1997).
- Liacouras, P. C., Grant, G., Choudhry, K., Strouse, G. F., Ahmed, Z. Fiber Bragg Gratings Embedded in 3D-printed Scaffolds. NCSL International Measure. 10 (2), 50-52 (2015).
- Klimov, N. N., Mittal, S., Berger, M., Ahmed, Z. On-chip silicon waveguide Bragg grating photonic temperature sensor. Optical Letters. 40 (17), 3934-3936 (2015).
- Klimov, N. N., Purdy, T., Ahmed, Z. On-Chip Silicon Photonic Thermometers: from Waveguide Bragg Grating to Ring Resonators sensors. Proceedings. , (2015).
- Kim, G. D., et al. Silicon photonic temperature sensor employing a ring resonator manufactured using a standard CMOS process. Optical Express. 18 (21), 22215-22221 (2010).
- Purdy, T., et al. Thermometry with Optomechanical Cavities. , STu1H.2 (2016).
