Integrated optical pressure sensor
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2018-3-24-31Abstract
The study of a first prototype of an integrated optical pressure sensor based on a ring resonator was presented in the paper. A photopolymer 3D printing method was used for producing of submount (sensor constructive base). This submout has a cavity with reference pressure. We mounted the sensitive element on this submount. The silicon chip with waveguides based on Si3N4 / SiO2 was used as a sensitive element. A theoretical model of an integrated optical pressure sensor was presented in this paper. Computer calculation model was built based on this theoretical model and a sensitivity of the integrated optical pressure sensor was calculated. A hydraulic comparative calibration system was used for investigation of the sensor properties. A pressure was changed step by step during the experiment and an optical output signal was fixed on every step. As a result a set of spectra was obtained. This set made it possible to calculate the sensitivity of the sensor. The experimental sensitivity of the sensor is different from the calculated one. This may be because the calculation model didn’t take into account the change of a refractive index of waveguides. In addition, this difference may be due to the temperature drift of an optical ring resonator spectrum.References
Belousov V. A. Kompleksy kontrolya parametrov gazoturbinnykh dvigateley (Control kits for gas turbine engine). In: Lektsii po aviatsionnym priboram (Lectures on aviation devices). UGATU. 2005. P. 105–117 (In Russian).
Ripka P., Tipek A. Modern sensors handbook. London, UK: ISTE, 2007. 20 p.
Zhao X., Tsai J. M. A nano-opto-mechanical pressure sensor via ring resonator. Optics Express, 2012, vol. 20, no. 8, pp. 8535–8542.
de Brabander G., Beheim G. Integrated optical micromachined pressure sensor. Applied optics, 1998, vol. 37, no. 15, pp. 3264–3267.
Endo Y., Ohkawa M., Sekine S., Sato T. Guided-wave optical pressure sensor responding only to changing pressure. Proceedings of SPIE, 2005, vol. 5728, pp. 309–316.
Tamir T. Integrated optics. Berlin: Springer, 1975. 318 p.
Salgaeva U. О., Hasanshina A. R., Kozlov A. A., Kondakov A. A., Volyncev A. B., Moiseeva E. V. Sensitive element based on the integrated optical ring resonator and one-dimensional photonic crystal for the sensors of the physical values. Nano- and microsystems technology, 2018, vol. 20, no. 6, pp. 340–350 (In Russian).
Kim J., Cho D. Why is (111) silicon a better mechanical material for MEMS? In: Obermeier E. (Ed.) Transducers ’01 Eurosensors XV. Berlin: Springer, 2001. P. 662–665.
Lvov G. I. Fundamentals of the theory of plates and shells. Kharkov: Kharkov State University, 2014. 145 p (In Russian).
Dudaicevs H., Kandler M. Surface micromachined pressure sensors with integrated CMOS read-out electronics. Sensors and Actiators A, 1994, vol. 43, pp. 157–163.
Landau L. D., Lifshitz E. M. Theoretical Physics Vol. 7. Theory of elasticity. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1986. 195 p.
Timoshenko S. P., Woinowsky-Krieger S. Theory of plates and shells. New-York: McGraw-Hill, 1959. 580 pp.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
