變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，包括第一激光器、電光調制器、第一分光器、微腔左壁、波導、第一反射器、第二激光器、微腔右壁、輸出耦合器、第二分光器、第一探測器、數(shù)據(jù)處理器、第二探測器、第二反射器和第三反射器。本發(fā)明利用光在微腔內的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測的功能提高設備的靈敏度和分辨率。該裝置具有結構緊湊，芯片集成度高，攜帶信息量大，制作自由度大，環(huán)境要求寬，光子效率高，性能穩(wěn)定，重復頻率高，容易操作，能夠提高儀器和設備的靈敏度和增強分辨率的特點。
【專利說明】變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，屬于微觀信號探測領域。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的微觀探測裝置沒有設置微腔，導致品質因數(shù)偏低，測量效率低，且噪聲大信噪比偏??；另外沒有設置第二條光路的延遲，對于采集的數(shù)據(jù)分析誤碼率高，降低測量精度。加拿大艾姆然(M.1mran Cheema)等在“邁向更精確的微腔傳感器:最大近似估計變化的品質因素和波長的應用組合” (Towards more accurate micro-cavity sensors: maximumlikelihood estimation applied to a combination of quality factor and wavelengthshifts)—文中論述了關于估計變化的波長和微腔品質因數(shù)的基理，但沒有提供一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測從而提高探測設備靈敏度和增強分辨率的實用裝置。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對已有技術的不足，提供一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，是一種用變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測進行探測，從而提高探測設備靈敏度和增強分辨率的實用裝置。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，包括第一激光器、電光調制器、第一分光器、微腔左壁、波導、第一反射器、第二激光器、微腔右壁、輸出稱合器、第二分光器、第一探測器、數(shù)據(jù)處理器、第二探測器、第二反射器和第三反射器；所述電光調制器介于第一激光器和第一分光器之間，所述第一分光器位于微腔左壁前，所述波導置于微腔左壁和微腔右壁中間，所述第二激光器位于第一反射器之后，所述輸出耦合器緊靠波導，所述第二分光器位于輸出耦合器之后，第二反射器之前以及第一探測器之側，所述第二反射器置于第二分光器和第二探測器之間，所述第三反射器置于第一分光器和第二探測器之間，所述數(shù)據(jù)處理器連接第一探測器和第二探測器。
[0005]上述第一激光器和第二激光器為可變波長的半導體固體激光，光纖激光，氣體激光，準分子激光，染料液體激光或激光二極管。
[0006]上述電光調制器為相位控制器、分布耦合器、折射率分布控制器、電光光柵控制器、分支干涉調制器、行進波型光調制器或平衡型橋型光調制器。
[0007]上述第一分光器和第二分光器為平面鍍膜光學元件、波導支叉元件或光纖分束元件。
[0008]上述微腔左壁和微腔右壁組成的微腔為法布里-珀羅干涉儀、半導體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
[0009]上述波導為半導體材料、玻璃或有機材料，橫截面形狀為圓形、方形、梯形或多邊形的長條元件。[0010]上述第一反射器、第二反射器和第三反射器為鍍膜平面光學元件、波導元件或反射光柵。
[0011]上述輸出稱合器為光柵、棱鏡、波導或光纖。
[0012]上述第一探測器和第二探測器為光電二極管(根據(jù)光電效應實現(xiàn)的光信號和電信號之間的轉換)、或二極管列陣探測器(由二極管排列構成的光信號和電信號轉換)、或光電倍增管(光和電信號轉換同時進行放大的元件)、或多通道板(多個光子信號通道板接收并轉換成電信號的元件)。
[0013]上述數(shù)據(jù)處理器為光譜儀(處理光信號的頻率信息)、或示波器(處理光信號的強度信息)、或計算機(處理光信號的強度信息及成像)、或后續(xù)使用裝置構成的(處理光信號作為輸入信息)。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進步: 本發(fā)明利用光在微腔內的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測的功能提高設備的
靈敏度和分辨率。該裝置具有結構緊湊，芯片集成度高，攜帶信息量大，制作自由度大，環(huán)境要求寬，光子效率高，性能穩(wěn)定，重復頻率高，容易操作，能夠提高儀器和設備的靈敏度和增強分辨率的特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明裝置實施例結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下:
實施例1
如圖1所示，一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，包括第一激光器1、電光調制器2、第一分光器3、微腔左壁4、波導5、第一反射器6、第二激光器7、微腔右壁8、輸出耦合器9、第二分光器10、第一探測器11、數(shù)據(jù)處理器12、第二探測器13、第二反射器14和第三反射器15 ;所述電光調制器2介于第一激光器I和第一分光器3之間，所述第一分光器3位于微腔左壁4前,所述波導5置于微腔左壁4和微腔右壁8中間,所述第二激光器7位于第一反射器6之后,所述輸出I禹合器9緊靠波導5,所述第二分光器10位于輸出I禹合器9之后，第二反射器14之前以及第一探測器11之側，所述第二反射器14置于第二分光器10和第二探測器13之間，所述第三反射器15置于第一分光器3和第二探測器13之間，所述數(shù)據(jù)處理器12連接第一探測器11和第二探測器13。
[0017]實施例2
本實施例與實施例1基本相同，特別之處如下:
所述第一激光器I和第二激光器7為可變波長的半導體固體激光，光纖激光，氣體激光，準分子激光，染料液體激光或激光二極管。
[0018]所述電光調制器2為相位控制器、分布耦合器、折射率分布控制器、電光光柵控制器、分支干涉調制器、行進波型光調制器或平衡型橋型光調制器。
[0019]所述第一分光器3和第二分光器10為平面鍍膜光學元件、波導支叉元件或光纖分束元件。[0020]所述微腔左壁4和微腔右壁8組成的微腔為法布里-珀羅干涉儀、半導體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
[0021]所述波導5為半導體材料、玻璃或有機材料，橫截面形狀為圓形、方形、梯形或多邊形的長條元件。
[0022]所述第一反射器6、第二反射器14和第三反射器15為鍍膜平面光學元件、波導元件或反射光柵。
[0023]所述輸出稱合器9為光柵、棱鏡、波導或光纖。
[0024]所述第一探測器11和第二探測器13為光電二極管(根據(jù)光電效應實現(xiàn)的光信號和電信號之間的轉換)、或二極管列陣探測器(由二極管排列構成的光信號和電信號轉換)、或光電倍增管(光和電信號轉換同時進行放大的元件)、或多通道板(多個光子信號通道板接收并轉換成電信號的元件)。
[0025]所述數(shù)據(jù)處理器12是光譜儀(處理光信號的頻率信息)、或示波器(處理光信號的強度信息)、或計算機(處理光信號的強度信息及成像)、或后續(xù)使用裝置構成的(處理光信號作為輸入信息)。
[0026]本發(fā)明探測裝置的工作過程是:
第一激光器I射出激光射入電光調制器2進行調制,然后射入第一分光器3,經(jīng)第一分光器3分成兩束光,一束光經(jīng)第三反射器15射入第二探測器13,另一束光射入微腔左壁4和微腔右壁8間的波導5，微腔右壁8可進行微調改變腔內的品質因數(shù)，與可調波長的第二激光器7射出經(jīng)第一反射器6反射來的光同時經(jīng)第二分光器10分成兩束光，一束光射入第一探測器11，另一束光經(jīng)第二反射器14反射到第二探測器13 ;數(shù)據(jù)處理器12對第一探測器11和第二探測器13采集數(shù)據(jù)進行實時處理。本實施例中，微腔左壁4和微腔右壁8之間的波導5長為5mm，寬為20 μ m，入射光中心波長800nm，強度10nJ，光譜分辨0.2nm。
【權利要求】
1.一種變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，包括第一激光器(I)、電光調制器(2)、第一分光器(3)、微腔左壁(4)、波導(5)、第一反射器(6)、第二激光器(7)、微腔右壁(8)、輸出耦合器(9)、第二分光器(10)、第一探測器(11)、數(shù)據(jù)處理器(12)、第二探測器(13)、第二反射器(14)和第三反射器(15);所述電光調制器(2)介于第一激光器(I)和第一分光器(3)之間，所述第一分光器(3)位于微腔左壁(4)前，所述波導(5)置于微腔左壁(4)和微腔右壁(8)中間，所述第二激光器(7)位于第一反射器(6)之后，所述輸出I禹合器(9)緊靠波導(5),所述第二分光器(10)位于輸出I禹合器(9)之后,第二反射器(14)之前以及第一探測器(11)之側，所述第二反射器(14)置于第二分光器(10)和第二探測器(13)之間，所述第三反射器(15)置于第一分光器(3)和第二探測器(13)之間，所述數(shù)據(jù)處理器(12)連接第一探測器(11)和第二探測器(13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述第一激光器(I)和第二激光器(7)為可變波長的半導體固體激光，光纖激光，氣體激光，準分子激光，染料液體激光或激光二極管。
3.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述電光調制器(2)為相位控制器、分布耦合器、折射率分布控制器、電光光柵控制器、分支干涉調制器、行進波型光調制器或平衡型橋型光調制器。
4.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述第一分光器(3)和第二分光器(10)為平面鍍膜光學元件、波導支叉元件或光纖分束元件。
5.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述微腔左壁(4)和微腔右壁(8)組成的微腔為法布里-珀羅干涉儀、半導體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
6.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述波導(5)為半導體材料、玻璃或有機材料，橫截面形狀為圓形、方形、梯形或多邊形的長條元件。
7.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述第一反射器(6)、第二反射器(14)和第三反射器(15)為鍍膜平面光學元件、波導元件或反射光柵。
8.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述輸出稱合器(9)為光柵、棱鏡、波導或光纖。
9.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述第一探測器(11)和第二探測器(13)為光電二極管、二極管列陣探測器、光電倍增管或多通道板。
10.根據(jù)權利要求1所述的變品質因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理器(12)為光譜儀、示波器或計算機。
【文檔編號】G01D5/26GK103743422SQ201410000067
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月2日 優(yōu)先權日:2014年1月2日
【發(fā)明者】金石琦, 雷波, 何翔欣, 蔡孟超, 雷湘杰, 施文彥, 吳明紅 申請人:上海大學