基于光栅耦合技术的光子芯片传感测试系统
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TH741

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国家自然科学基金(62175179, 62161160335, 61805175)、天津市杰出青年基金(23JCJQJC00250)项目资助


Photonic chip sensing test system based on grating coupling techniques
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    摘要:

    随着光子芯片技术的快速发展,先进的光电芯片测试系统受到越来越多的研究关注。 然而,现有光子芯片测试系统主 要针对通信芯片的需求开发,缺少对环境参量的控制功能,难以满足传感芯片的研发需求。 本文报道了一种基于光栅耦合技术 的光子芯片传感测试系统,可以实现光栅自动耦合、环境控制与感知、数据处理与交互等功能,并利用此系统完成了基于微环谐 振腔光学芯片的气体浓度传感与温度传感实验。 结果表明,在常温常压条件下,此系统可以对浓度为 20% ~ 80% 之间的 CO2 气 体进行检测,灵敏度可以达到 0. 152 GHz/ % ( 2. 113 pm/ % ),同时可以对 30℃ ~ 35℃ 之间的环境温度进行检测,灵敏度为 4. 996 GHz/ ℃ (74. 891 pm/ ℃ )。 本工作为光学传感芯片的研发提供了快速高效的技术手段。

    Abstract:

    Advanced photonic chip testing systems have attracted significant attention to date. However, existing photonic chip testing systems are primarily developed for communication chips and lack environmental parameter control functions, making them insufficient for the development needs of sensing chips. In this study, we present a photonic chip sensing test system based on grating coupling techniques. The system consists of automatic grating coupling, environment control and perception, as well as data processing and interaction. Using this system, we demonstrated gas concentration sensing and temperature sensing by using a silicon micro-ring resonator. Experimental results show that under standard temperature and pressure conditions, the system can detect CO2 gas concentrations ranging from 20% to 80% , with a sensitivity of 0. 152 GHz/ % (2. 113 pm/ % ). Moreover, the temperature sensing can be achieved in a range of 30℃ to 35℃ with a sensitivity of 4. 996 GHz/ ℃ (74. 891 pm/ ℃ ). This work provides a rapid and efficient approach for the development of optical sensor chips.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘星宇,郭荣翔,郎玘玥,刘铁根,程振洲.基于光栅耦合技术的光子芯片传感测试系统[J].仪器仪表学报,2024,45(7):156-164

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  • 在线发布日期: 2024-10-24
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