基于微环谐振器的非接触式电流传感器

• 作者: 罗曼丹 杨庆 黄凌宇 董富宁
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 传感器 电流传感器 微环谐振器 磁热效应 集成光学
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 遥感与传感器|Remote Sensing and Sensors
• 页码范围: 226-234
• 页数: 9页
• 分类号: TN252
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.1228001

摘要

提出一种以Fe3O4磁性纳米粒子为包层的微环谐振器的集成光波导电流传感器,阐述了其基本原理和制备方法.被测电流所产生的交变磁场,会使得Fe3O4纳米粒子产生能量损耗,温度发生变化,从而导致光波导折射率发生改变.通过监测微环输出谐振波长的漂移量可实现电流传感.为了实现宽量程、高品质的微环器件,通过有限时域差分法对微环传感器的关键结构参数进行合理设计,制备出不同半径下的电流传感器.理论与实验结果表明:在测试电流幅值为0至0.5 A,频率在0至60 kHz内,微环电流传感器的输出谐振波长漂移量与电流幅值的平方、电流频率的平方均呈正比例关系,同时随着微环半径的减小,传感器探测范围变大,但灵敏度减小.该研究可为集成式微型电流传感器提供一定的理论基础,推动了以硅基为基础的光电传感的发展.