[发明专利]一种基于微谐振腔的热线式高灵敏度流速计

说明书

本发明公开了一种基于微谐振腔的热线式高灵敏度流速计。光信号从两个输入波导输入，两个输入波导分别连接着两个输出波导，两路光信号的输入波导和输出波导分别置于微谐振腔的两侧，两路光信号的输入波导相互平行，两路光信号的输出波导向内弯曲并与微谐振腔耦合，弯曲的弧度与微谐振腔圆弧弧度不相同使得光信号不从输出波导耦合到微谐振腔。两路光信号的输出波导上均镀有用于作热电极的金属层，被测流体从微谐振腔表面流过进行检测。本发明流速计紧凑简单，设计方便，仅需标准工艺制作；采用微谐振腔设计，可以实现非常尖锐的频谱响应，从而实现高精度、高灵敏度测试。

技术领域

本发明涉及了一种流速计，尤其是涉及了一种基于微谐振腔的热线式高灵敏度流速计，属于光传感器件领域。

背景技术

以硅为主要材料的微谐振腔是一类非常重要的光学器件。微谐振腔具有较高的品质因素，由此能获得较高的灵敏度和较低的探测极限。同时，微谐振腔基于平面光波导集成制作工艺与当前的微电子工艺完全兼容，使其可以大批量的生产，降低成本。此外，它还具有结构简单、易于形成高集成度的阵列等优点。并且，当微谐振腔所处的外界环境变化时，会引起微谐振腔的折射率改变，从而引起微谐振腔的谐振波长漂移，因此通过测试此波长漂移即可测得外界环境的该变量。

目前已有多种基于微谐振腔实现的传感器，如基于微环的免标记生物蛋白传感(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)、基于微环的乙醇蒸汽检测(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)、基于微环的对溶液浓度与温度的测量(Min-SukKwon，etal.Microringresonatorbasedsensor measuringboth the concentrationand temperature of a solution.Optics Express,Vol.16,No.13,23June2008)。目前现有的有超声波测量流速的方法，激光多普勒效应测量流速(Mobile fiber-optic laserDoppler anemometer,Vol.31,No.21,Appl.Opt.31)，以及利用布拉格光纤光栅测量流速(All-optical fiber anemometer based on laser heated fiber Bragggratings.OpticsExpress,Vol.19,No.11,23May 2011)。由此，现有的流速计无法做到全光，采用了复杂的电路，不利于大批制造和生产，尺寸较大成本高，或者是传感器响应速度慢，灵敏度低。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的是一种基于微谐振腔的热线式高灵敏度流速计，用微谐振器然来实现流体流速的测量，相比传统的流速计能达到更高的测量精度。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括第一输入波导、第二输入波导、微谐振腔、金属、第二输入波导、第二输出波导和基底，光信号从第一输入波导和第二输入波导分别输入，一路光信号经第一输入波导连接第一输出波导，另一路光信号经第二输入波导连接第二输出波导，两路光信号的输入波导和输出波导分别置于微谐振腔的两侧，两路光信号的输入波导相互平行，两路光信号的输出波导向内弯曲，两路光信号的输出波导上均镀有用于作热电极的金属层，被测流体从微谐振腔表面流过进行检测。