變品質(zhì)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(zhì)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(diào)制器、第一分光器、微腔左壁、波導(dǎo)、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(nèi)的變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測的功能提高設(shè)備的靈敏度和分辨率。該裝置具有結(jié)構(gòu)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(fù)頻率高，容易操作，能夠提高儀器和設(shè)備的靈敏度和增強(qiáng)分辨率的特點(diǎn)。
【專利說明】變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變品質(zhì)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(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的微觀探測裝置沒有設(shè)置微腔，導(dǎo)致品質(zhì)因數(shù)偏低，測量效率低，且噪聲大信噪比偏?。涣硗鉀]有設(shè)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(jì)變化的品質(zhì)因素和波長的應(yīng)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(guān)于估計(jì)變化的波長和微腔品質(zhì)因數(shù)的基理，但沒有提供一種變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測從而提高探測設(shè)備靈敏度和增強(qiáng)分辨率的實(shí)用裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)的不足，提供一種變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測裝置，是一種用變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測進(jìn)行探測，從而提高探測設(shè)備靈敏度和增強(qiáng)分辨率的實(shí)用裝置。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種變品質(zhì)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(diào)制器、第一分光器、微腔左壁、波導(dǎo)、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(diào)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(dǎo)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(dǎo)，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(cè)，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(dǎo)體固體激光，光纖激光，氣體激光，準(zhǔn)分子激光，染料液體激光或激光二極管。
[0006]上述電光調(diào)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(diào)制器、行進(jìn)波型光調(diào)制器或平衡型橋型光調(diào)制器。
[0007]上述第一分光器和第二分光器為平面鍍膜光學(xué)元件、波導(dǎo)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(dǎo)體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
[0009]上述波導(dǎo)為半導(dǎo)體材料、玻璃或有機(jī)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(xué)元件、波導(dǎo)元件或反射光柵。
[0011]上述輸出稱合器為光柵、棱鏡、波導(dǎo)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(yīng)實(shí)現(xiàn)的光信號和電信號之間的轉(zhuǎn)換)、或二極管列陣探測器(由二極管排列構(gòu)成的光信號和電信號轉(zhuǎn)換)、或光電倍增管(光和電信號轉(zhuǎn)換同時進(jìn)行放大的元件)、或多通道板(多個光子信號通道板接收并轉(zhuǎn)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(qiáng)度信息)、或計(jì)算機(jī)(處理光信號的強(qiáng)度信息及成像)、或后續(xù)使用裝置構(gòu)成的(處理光信號作為輸入信息)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)步: 本發(fā)明利用光在微腔內(nèi)的變品質(zhì)因數(shù)和變波長高靈敏度微觀探測的功能提高設(shè)備的
靈敏度和分辨率。該裝置具有結(jié)構(gòu)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(fù)頻率高，容易操作，能夠提高儀器和設(shè)備的靈敏度和增強(qiáng)分辨率的特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明裝置實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下:
實(shí)施例1
如圖1所示，一種變品質(zhì)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(diào)制器2、第一分光器3、微腔左壁4、波導(dǎo)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(diào)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(dǎo)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(dǎo)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(cè)，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(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)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(dǎo)體固體激光，光纖激光，氣體激光，準(zhǔn)分子激光，染料液體激光或激光二極管。
[0018]所述電光調(diào)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(diào)制器、行進(jìn)波型光調(diào)制器或平衡型橋型光調(diào)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(xué)元件、波導(dǎo)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(dǎo)體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
[0021]所述波導(dǎo)5為半導(dǎo)體材料、玻璃或有機(jī)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(xué)元件、波導(dǎo)元件或反射光柵。
[0023]所述輸出稱合器9為光柵、棱鏡、波導(dǎo)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(yīng)實(shí)現(xiàn)的光信號和電信號之間的轉(zhuǎn)換)、或二極管列陣探測器(由二極管排列構(gòu)成的光信號和電信號轉(zhuǎn)換)、或光電倍增管(光和電信號轉(zhuǎn)換同時進(jìn)行放大的元件)、或多通道板(多個光子信號通道板接收并轉(zhuǎn)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(qiáng)度信息)、或計(jì)算機(jī)(處理光信號的強(qiáng)度信息及成像)、或后續(xù)使用裝置構(gòu)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(diào)制器2進(jìn)行調(diào)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(dǎo)5，微腔右壁8可進(jìn)行微調(diào)改變腔內(nèi)的品質(zhì)因數(shù)，與可調(diào)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(jìn)行實(shí)時處理。本實(shí)施例中，微腔左壁4和微腔右壁8之間的波導(dǎo)5長為5mm，寬為20 μ m，入射光中心波長800nm，強(qiáng)度10nJ，光譜分辨0.2nm。
【權(quán)利要求】
1.一種變品質(zhì)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(diào)制器(2)、第一分光器(3)、微腔左壁(4)、波導(dǎo)(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(diào)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(dǎo)(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(dǎo)(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(cè)，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(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(dǎo)體固體激光，光纖激光，氣體激光，準(zhǔn)分子激光，染料液體激光或激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(diào)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(diào)制器、行進(jìn)波型光調(diào)制器或平衡型橋型光調(diào)制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(xué)元件、波導(dǎo)支叉元件或光纖分束元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(dǎo)體量子阱、平凹腔或雙凹腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(dǎo)(5)為半導(dǎo)體材料、玻璃或有機(jī)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(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(xué)元件、波導(dǎo)元件或反射光柵。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(dǎo)或光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(quán)利要求1所述的變品質(zhì)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(jì)算機(jī)。
【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(quán)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(xué)