نویسندگان

1 . مجتمع برق و الکترونیک، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 . دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد رودهن

چکیده

در این مقاله فشارسنج و شتاب‌سنج نوری جدیدی مبتنی بر ادوات میکروالکترواپتومکانیک با استفاده از تداخل‌سنج ماخ‌- زندر مجتمع در دریچه لیتیوم نیوبات طراحی شده است. در این حسگر با اعمال فشار و شتاب، دریچه دچار کرنش می‌شود و به علت اثر فوتوالاستیسیته تغییرات ضریب شکست در موج‌بر نوری واقع در دریچه ایجاد می‌شود. تغییر ضریب شکست، باعث تأخیر فاز نور منتشر شده در
موج‌بر گردیده و این تغییر فاز توسط تداخل‌سنج ماخ‌- زندر، به تغییرات شدت نور تبدیل می‌شود، برای محاسبه تنش ایجاد شده در دریچه از نرم‌افزار 5/14 ANSYS استفاده شد و حساسیت فشارسنج و شتاب‌سنج طراحی شده به ترتیب (rad/Pa)4-10×33/2 و
(rad.s2/m)5-10×16/2به‌ دست آمد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and simulation of pressuresensor and accelerometer based on integrated optical circuits using photoelastic effect of LiNbO3

نویسندگان [English]

  • N Joudi 1
  • R Asadi 1
  • P Heydari 2
  • M Ganji 1

چکیده [English]

In this paper a novel optical pressure and acceleration sensor based on micro electro mechanical systems (MEOMS) has been designed. For this purpose an integrated Mach- Zander interferometer has been used in LiNbO3 diaphragm. In this sensor, the strain caused by applied pressure or acceleration leads to a change in refractive index of the wave guide in the diaphragm due to the photoelastic effect. The refractive index change leads to a phase change in the light wave that propagates in the waveguide. This phase change is converted to intensity change using the Mach- Zander interferometer. The software ANSYS 14.5 was used for calculation of the strain in the diaphragm. The pressure and acceleration sensitivity of the designed sensor have been obtained 2.33×10-4 (rad /Pa) and 2.16×10-5 (rad.s2/m), respectively. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro-Opto-Electro-Mechanical systems )MOEMS)
  • optics
  • photo-elastic
  • pressure sensor

1. K Zandi et al., J. MEMS Sys. 21 (2012) 1464. 2. N Maluf, K Williams, “An Introduction to Microelectromechanical Systems Engineering”, Artech House Inc, Boston London (2004). 3. N Di, “Photoelastic and Electro-Optic Effects: Study of PMN-29%PT Single Crystals”, Rochester, New York (2009). 4. C P Fernandes, P O J Glantz, S A Svensson, A Bergmark, Dental Materials 19 (2003) 106. 5. W B Spillman, Opt. Lett. 7 (1982) 388. 6. A Wang, S He, X Fang, X Jin, and J Lin, J. Lightwave Tech. 10 (1992) 1466. 7. H Porte, V Gorel, S Kiryenko, J P Goedgebuer, W Daniau, and P Blind, J. Lightwave Technol. 17 (1999) 229. 8. R Ambrosio, G Lara, A Jimenez, J Mireles, J Ibarra, and A Heredia, “IEEE, International confernce on Simulation oF Semicunductor Processes and Devices”, (2012) 324. 9. P K Pattnaik, A Selvarajan, T Badrinarayana and T Srinivas, “Guided Wave Optical MEMS Pressure Sensors”, Proc. of ISA/IEEE Conference on Sensors for Industry (2005) 122. 10. J Noda, Opt. Comm. 1 (1980) 64. 11. M Valli, A Floretti, and M N Armenise, J. Modern Optics 35 (1988) 885. 12. B E A Saleh and M C Teich, “Fundamentals of Photonics”, John Willey (2006). 13. M Jazbinšek and M Zgonik, Appl. Phys. B 74 (2002) 407. 14. K Iizuka, “Elements of Photonics”, Wiley (2002). 16. R Riveria, G Garcia, J Olivares, M L Crespillo, Journal of Physics Applied Physics D 44 (2011) 11. 17. M Domenjoud, M Lematre, M Gratton, M Lethiecq, and L P Tran-Huu-Hue, IEEE Trans. Ultr. Ferr. Contr. 60 (2013) 2219. 18. K K Wong, “Properties of Lithium Niobate”, INSPEC/Institution of Electrical Engineers (2002). 19. T Dong-Lin, D Bing, H Shan, X Kun-Qing, Z LIANG, and W PENG, Optica Applicata 42 (2012) 121.

تحت نظارت وف بومی