磁力驱动的光子晶体传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种磁力驱动的光子晶体传感器。光纤包括与其第一端耦合的至少一个光子晶体装置以及与所述至少一个光子晶体装置耦合的磁性材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁力驱动的光子晶体传感器
技术介绍
由于其固有的电磁干扰(EMI)和高强度福射场(HIRF)抗扰性,利用光学传感系统和方法是非常可取的。目前，针对应用(如结构健康监测)的光学传感设计涉及放置光学传感器使其与被感测的环境或物体直接接触。一些传感应用例如近距离感应目前可能需要通过光学传感系统和方法利用光传输和检测、直接的物理接触、或直接的物理障碍，从而发挥最佳效果。至少在这些应用中，目前的光学传感系统和方法在包含遮蔽物、障碍物、碎片以及导致物理变形的潜在性的环境中通常可能具有低可靠性。
技术实现思路
本专利技术公开了一种磁力驱动的光子晶体传感器。光纤包括与其第一端耦合的光子晶体以及与光子晶体耦合的磁性材料。在第一个实施例中，磁力驱动的光子晶体传感器包括含有第一端的光纤。至少一个光子晶体装置与第一端耦合，且至少一个磁性材料与至少一个光子晶体装置耦合。在第二个实施例中，磁力驱动的光子晶体传感器系统的使用方法包括接收与光子晶体耦合的磁性材料上的被接受磁力，使被接受的磁力驱动光子晶体。该方法进一步包括通过光纤，将传输光传输至光子晶体。然后，通过光纤，接收源自光子晶体的反射光。该方法进一步包括确定反射光与传输光之间的确定差异。在第三个实施例中，涉及一种提供磁力驱动的光子晶体传感器的方法。该方法提供了光子晶体并将该光子晶体与光纤的第一端耦合。然后，该方法包括将磁性材料与该光子晶体I禹合。本
技术实现思路
采用简化形式弓I入选择性概念(将在下文详细描述)。本
技术实现思路
并非旨在指出权利要求所限定主题的关键特征或基本特征，也不是旨在帮助确定权利要求所限定主题的保护范围。附图说明结合下面附图(其中整个附图中的相似参考数字指的是相似组件)，参照详细描述和权利要求，可更全面理解本公开的实施例。提供附图旨在便于理解本公开，其不限制本公开的宽度、范围、规模或应用。这些附图不一定按比例绘制。图1示出了根据本公开实施例，示例性的磁力驱动的光子晶体传感器系统。图2示出了根据本公开实施例，示例性的磁力驱动的光子晶体传感器，示出光子晶体安装在光纤顶端。图3示出了根据本公开实施例，示例性的硅晶体基。图4示出了根据本公开实施例，包含多个蚀刻孔的示例性光子晶体的晶格。图5示出了根据本公开实施例，示例性的光子晶体，其包含分离自基材的多个蚀刻孔，以形成光子晶体的晶格。图6示出了根据本公开实施例，图5所示的光子晶体的透视仰视图。图7示出了根据本公开实施例，由两个光子晶体形成的示例性多层Fabry-Perot(标准具)干涉仪。图8示出了根据本公开实施例，与微机电系统(MEMS)框架耦合的示例性多层Fabry-Perot (标准具)干涉仪。图9示出了根据本公开实施例，示例性的多功能光子晶体传感器。图10示出了根据本公开实施例，在多功能磁力驱动的光子晶体传感器形成工序中经过图案形成步骤、定向蚀刻步骤、第一氧化物蚀刻步骤和释放蚀刻步骤后形成的产物。图11示出了根据本公开实施例，在多功能磁力驱动的光子晶体传感器形成工序中经过氧化物沉积步骤和多晶硅沉积步骤后形成的产物。图12示出了根据本公开实施例，多功能磁力驱动的光子晶体传感器形成工序中的第二氧化物蚀刻步骤。图13示出了根据本公开实施例，多功能磁力驱动的光子晶体传感器形成工序中的硅蚀刻步骤、背面硅蚀刻步骤和磁体安装步骤。图14示出了根据本公开实施例，多功能磁力驱动的光子晶体传感器形成工序中的光纤安装步骤。图15示出了根据本公开实施例，示例性的多功能磁力驱动的光子晶体传感器。图16示出了根据本公开实施例，磁力驱动的光子晶体传感器的形成工序的示例性流程图。图17示出了根据本公开实施例，磁力驱动的光子晶体传感器系统的使用工序的示例性流程图。具体实施例方式事实上，下面的详细描述是示例性的，其不旨在限制本公开或应用以及本公开实施例的使用。所提供的具体设备、技术和应用的描述仅是示例性的。对本文所描述实施例做出修改是本领域内的那些普通技术人员所显而易见的，且在不偏离本公开的精神和保护范围的情况下，本文所限定的一般原则可适用于其他示例和应用。此外，其不被上述
、技术背景、摘要或下述详细描述中提出的任何明示或暗示理论约束。本公开应该与权利要求的保护范围一致，且不限制于本文所描述和示出的示例。就功能和/或逻辑块组件和多个处理步骤，描述本公开实施例。应该理解这些块组件可实现为被配置执行指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件组件。为了简洁起见，本文未详细描述与制造、光传感、磁传感和系统的其他功能方面(以及系统的各个操作组件)相关的传统技术和组件。另外，本领域内的那些技术人员应该理解本专利技术实施例可与多种结构体结合实施且本文所描述的实施例仅仅是本公开的示例性实施例。在实际的非限制应用(即，加速计和感应门如飞机门的打开或关闭状态)背景下描述本公开实施例。然而，本公开实施例不限制于这样的飞机门和加速计应用，并且本文所描述的技术还可用于其他的传感器应用。例如，实施例可应用于灯开关、锁闩、碰撞控制设备、飞机控制表面的定位、起落装置的定位、电源线电压、电源线电流等等。如阅读本说明书后，本领域内的每个普通技术人员所显见的，下面为本公开的示例和实施例且其不限制于依照这些示例的操作。可利用其他的实施例，并在不偏离本专利技术示例性实施例的保护范围的情况下，对其作出结构变化。图1示出了根据本公开实施例的示例性磁力驱动的光子晶体传感器系统100 (系统100)。该系统100利用磁场将力施加至磁性材料，而无需任何物理接触。该磁性材料进而驱动由激光感测的光子晶体。该系统100可包括磁力驱动的光子晶体传感器102和目标体 110。磁力驱动的光子晶体传感器102包括磁性材料104、光子晶体106以及光纤108。磁性材料104被配置用于感测目标体110的(例如但不局限于)存在、不存在、运动、加速或移动。磁性材料104可包括任何不同类型的磁性材料，例如但不局限于，铁、陶瓷、铝镍钴合金、钐钴、钕铁硼、其混合物等等。光子晶体106被配置具有力敏感性且被机械地耦合至磁性材料104。光子晶体106还与光纤108的第一端112稱合。光子晶体106形成自(例如但不局限于)娃晶体基(下面将更详细描述)。光子晶体是被设计用于影响(以类似于半导体晶体如何周期性影响电子运动的方式)光子运动的周期性光学纳米结构。在该方式中，光子晶体106的周期性光学纳米结构可包括，例如但不局限于，光学孔晶格、光学珠晶格等等。光子晶体包括影响电磁波传播的周期性电介质或金属电介质纳米结构。以半导体晶体中通过规定允许和禁止的电子能带而周期势影响电子运动的类似方式影响电磁波传播。光子晶体可包括周期重复的内部区域，或具有高和低介电常数的周期性结构。光子晶体的周期性结构可使其具有光学特性，包括，例如但不局限于，抑制自发辐射，高反射率的全向反射，低损耗波导等。在该方式中，光子晶体106在相应频率反射感应光。像波一样，光的光子可根据其波长，通过周期性结构进行传播。可在光子晶体中传播的光的波长称为允许模式，允许模式的群组称为带，且波长的不允许带称为光子带隙。为了提供上述的光学特性，光子晶体的周期性结构的周期应该基本为电磁波波长的一半。具体地，周期性结构的高和低介电常数的重复域的周期应该基本为电磁波波长的一半的量级。例如，对于在电磁波谱可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.18 US 12/859,2551.一种磁力驱动的光子晶体传感器，包括:包含第一端的光纤；与所述第一端耦合的至少一个光子晶体装置；以及与所述至少一个光子晶体耦合的至少一个磁性材料。2.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述光纤包含由单模光纤、多模光纤以及光波导组成的群组中的至少一个。3.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述至少一个光子晶体装置包括晶格，所述晶格包含由光学孔和光学珠组成的群组中的至少一个。4.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述的至少一个光子晶体装置可被操作在相应频率反射感测光。5.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述至少一个光子晶体装置可运行以在相应方向测量运动。6.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述至少一个光子晶体装置可运行以在相应方向测量位移。7.根据权利要求1所述的磁力驱动的光子晶体传感器，其中所述至少一个光子晶体装置包括由周期性介电纳米结构、金属-介电纳米结构、硅、砷化镓、磷化铟镓、铜铟镓(二)硒(CIGS )、碳化硅、金刚石和二氧化硅组成的群组中的至少一个。8.一种磁力驱动的光子晶体传感器系统的使用方法，所述方法包括:接收与光子晶体耦合的 磁性材料上的被接受磁力，使得所述被接受磁力驱动所述光子晶体；将传输光传输通过光纤到达光子晶体；通过所述光纤接收来自所述光子晶体的反射光；以及确定所述反射光与所述传输光之间的确定差异。9.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·卡瑞雷若，O·索佳德，T·A·拉森，
申请(专利权)人：波音公司，里兰斯坦福初级大学理事会，
类型：
国别省市：