基于高Q值轴向渐变型空芯微腔的高灵敏流速传感器

作     者：万洪丹 张帅 陈彧芳 张疏桐 汪静丽 施伟华 Wan Hongdan;Zhang Shuai;Chen Yufang;Zhang Shutong;Wang Jingli;Shi Weihua

作者机构：南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2023年第43卷第20期

页      面：224-232页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 070207[理学-光学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 1009[医学-特种医学] 0702[理学-物理学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(12174199,11704199) 中国博士后科学基金(2021M701765) 江苏省自然科学基金面上项目(BK20221330) 江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师计划 南京邮电大学STITP项目 江苏省研究生实践创新计划项目(SJCX21_0275) 

主　　题：轴向渐变型空芯微腔 流速传感 回音壁模式 灵敏度 分辨率 

摘      要：创新性地提出了一种基于高Q值轴向渐变型空芯微腔的高灵敏流速传感器,实现了微压状态下微腔回音壁模式共振光场对流体的直接检测。首先,利用流体动力学和有限元算法理论分析了轴向渐变型空芯微腔的流速和光场特性。其次,通过熔融拉锥和气压控制法制备了高Q值(Q107)轴向渐变型空芯微腔,利用五维高精度位移平台实现微腔与微纳光纤的高精度、低损耗耦合。实验测试并研究了不同尺寸、不同耦合位置时微腔回音壁模式共振光谱的流速传感特性,获得的最大流速灵敏度达0.27 pm/(μL/min),流速分辨率为1.43μL/min。该传感器具有较高的重复性和实时性,在高灵敏度流体检测、水质检测等领域具有潜在应用价值。