Geïntegreerde detector voor FBG sensorsystemen

Inleiding

Binnen de hightech machinebouw (apparatuur voor IC-productie, wetenschappelijke apparatuur, medische analyseapparatuur) en de aeronautics worden de grenzen van het technisch haalbare continu verlegd. Machines voor de productie van elektronische chips vereisen een sub-nanometer nauwkeurigheid, structuren van vliegtuigen worden continu bewaakt op hun mechanische belasting tijdens de vlucht.

Meetinstrumenten

Een belangrijk meetinstrument hiervoor is het zogenaamde glasfiber-optische meetsysteem op basis van Fiber Bragg Gratings (FBG). Hiermee kunnen extreem kleine verplaatsingen of vervormingen worden gemeten, of, via de thermische uitzetting van machines, de temperaturen van deze machines. De hoge eisen die aan dit soort machines worden gesteld, vragen om nauwkeurigere meetapparatuur. Ook het energieverbruik en de omvang en massa van het systeem moeten worden gereduceerd.

Projectdoel

Binnen dit project werken de aanvragers aan de volgende generatie FBG-meetapparatuur met een tot nu toe ongekende resolutie. In dit optische meetsysteem zal gebruik worden gemaakt van in kleine chips geïntegreerde optische circuits (Photonic Integrated Circuits, PIC’s). SMART Photonics is een fabrikant van dit soort optische chips.

Ontwerpeisen

Echter, de huidige ontwerp- en productieprocessen voldoen niet om PIC’s te maken en fabriceren met de eigenschappen die Technobis stelt aan deze PIC’s. De centrale functie van deze PIC’s is om heel nauwkeurig lichtspectra te analyseren. Hele kleine wijzigingen in deze spectra (in het sub-femtometergebied) zijn een maat voor mechanische of thermische vervorming van de genoemde machines of machineonderdelen.

Verhoogde meetcapaciteit

Tevens heeft het project tot doel het aantal posities waarop gemeten kan worden met één meetsysteem te vergroten; deze moeten van 8 per glasfiber toenemen tot 24 of 32. De grootste uitdaging van het project bestaat erin maatregelen te nemen tegen het verzwakken van het signaal na het insnoeren van de spectrale breedte die nodig is om de resolutie te halen.

Ontwikkeling van nieuwe technieken

Om een dergelijk PIC te kunnen laten functioneren, zullen dan ook nieuwe optische circuits ontwikkeld en geïntegreerd moeten worden op één chip. Verder zal de nauwkeurigheid waarmee de chippatronen kunnen worden gemaakt tot minstens een factor 4 verbeterd moeten worden. Dit vereist de ontwikkeling van nieuwe PIC-productietechnieken door SMART Photonics.

Toepassingen en toekomst

Behalve toepassing in de HTSM-sector worden PIC’s steeds meer toegepast op andere terreinen, zoals in de tele- en datacom en de medische en chemische technologie voor weefsel- en gasanalyse. Geïntegreerde fotonica wordt in de toekomst steeds belangrijker om de functionaliteit, die huidige elektronische IC’s steeds moeilijker kunnen bereiken, alsnog goed bereikbaar te maken. De verwachting is dat de markt voor PIC’s vanaf nu sterk gaat stijgen.