23833

ELE2 462

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - مدارهاي مجتمع الكترونيك

فني و مهندسي

1403/06/28

65 ص.

حميدرضا كريمي علويجه

تزويجگرهاي ميكروتار نور , قوس الكتريكي , حسگر رطوبت

تزويجگرهاي ميكروتار نوري(MFC ) با مزايايي همچون سادگي ساختار، تلفات كم، پاسخ طيفي با وضوح بالا و حساسيت زياد به تغييرات بيروني بصورت گسترده در كاربردهاي مختلف از جمله پياده سازي ادوات مينياتوري تار نوري و ساختارهاي حسگري بكار گرفته شده¬اند. در كارهاي گذشته، ساخت MFC به روش حرارت دهي از طريق قوس الكتريكي كه روشي چند منظوره، سريع و كم هزينه مي باشد مورد توجه قرار نگرفته است. در اين تحقيق، مبتني بر يك روش گرمايش و كشش تار نوري با استفاده از قوس الكتريكي، فرآيندي جديد براي ساخت MFC ها پيشنهاد شده و به صورت آزمايشگاهي پياده سازي شده است. با استفاده اين فرآيند سريع، در كمتر از 60 ثانيه يك MFC با قطر دلخواه ايجاد مي¬گردد كه داراي تلفات كم و مشخصات حسگري منحصر بفردي مي¬باشد. براي نمونه، حساسيت به تغييرات ضريب شكست (RI) و وابستگي دمايي يك MFC با قطر ناحيه مياني µm 8 مورد بررسي قرار گرفت كه به ترتيب براي كميتهاي ضريب شكست و دما حساسيتهاي nm/RI-unit 2962.9 در محدوده RI=1.333 و pm/ºC 1.9 در بازه دمايي 15-315 درجه سانتي گراد نتيجه شده است. علاوه بر اين، براي مطالعه بيشتر قابليتهاي حسگري MFC ساخته شده به روش قوس الكتريكي، با پوشش يك لايه نازك پلي وينيل پيروليدون همراه با ناخالصي اكسيد گرافن بر روي ساختار تزويجگر، از آن براي حسگري رطوبت استفاده شد كه نتايج نشان مي¬دهد اين ساختار مي¬تواند رطوبت نسبي را در محدوده وسيعي از 15 تا 90% اشكار سازي كند. نهايتاً، روش قوس الكتريكي پيشنهادي براي ساخت MFC ها ساده و كم هزينه است و نتايج حسگري جديد بدست آمده در اين تحقيق در افزايش كاربرد تزويجگرهاي ميكرو تار نوري در قالب حسگرها و ادوات مينياتوري مي تواند مفيد باشد.

Humidity sensor , Electric arc , Microfiber coupler

Design and manufacture of chemical sensors based on optical microfiber couplers created through the electric arc method

مهندسي برق

Optical microfiber couplers (MFC) with advantages such as low insertion loss, spectral response with high visibility and external sensitivity, and simple structure have been broadly examined for different applications, including miniature fiber optics components and sensing devices. In the past, the manufacturing of an MFC by arc-discharge technique as a versatile fast clean low-cost method has not been considered. Herein, an arc-discharge fiber heating and pulling process for MFCs fabrication is proposed and experimentally demonstrated by an attainable homemade setup. By this fast process (< 1 min), an MFC with the waist diameters of 4 μm has been realized and its RI sensitivity and temperature dependency have been characterized, which are 2962.2 nm/RI-unit around RI=1.333 and 1.9 pm/°C in the range of 15-315 °C, respectively. In addition for more studying the sensing potentials of the arc induced MFC, utilizing a thin Polyvinylpyrrolidone/graphen-oxide composite coating layer, a sensitive humidity sensor has been realized which can detect the relative humidity at the wide range of 15 to 90 %. Consequently, the fast low-cost arc-discharge technique and obtained sensor results presented in this study can be beneficial in increasing applications of microfiber couplers for miniature sensors and components.

5