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 Luo Mandan;Yang Qing;Huang Lingyu

作者机构：重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2021年第41卷第12期

页      面：226-234页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52077019) 

主　　题：传感器 电流传感器 微环谐振器 磁热效应 集成光学 

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。