硅基光子集成与光纤光栅解调在可穿戴体温监测中的应用

"这篇资源是谢睿的毕业论文，标题为‘阵列波导光栅解调光子集成及其在可穿戴体温监测中的应用’，属于电子与信息工程领域，作者在导师李鸿强和吕英杰的指导下完成，完成日期为2020年3月。论文探讨了光纤光栅技术，特别是阵列波导光栅（AWG）在光纤光栅解调系统中的应用，以及在可穿戴体温监测设备中的潜在应用。论文详细介绍了8通道硅基光纤光栅解调系统的设计，包括光源、1×4汇聚型光栅耦合器、2×2 MMI耦合器、端面耦合器、1×8阵列波导光栅和8路光电探测器等组成部分。通过时域有限差分法进行了组件的优化设计，实现了高效耦合。此外，论文还涉及了光纤光栅传感器的商业化进程中面临的挑战，如设备体积、成本和功耗问题，以及如何通过硅光子学技术来解决这些问题。" 在光纤光栅技术方面，论文指出光纤光栅传感器因其独特优势，如不受光强波动影响、自参考的绝对测量、支持波分复用和光集成，成为研究焦点。然而，传统解调设备的大型体积和高昂价格限制了其广泛应用。论文提出，借助硅光子学的进步，可以实现小型化、低功耗且低成本的多通道光纤光栅传感解调系统，这是通过利用硅材料的高折射率和与CMOS工艺的兼容性来实现的。 论文的核心贡献在于设计了一个8通道的硅基光纤光栅解调系统。系统结构包括各种光学组件，其中，端面耦合器和汇聚型光栅耦合器是关键部分，经过优化设计，端面耦合器的耦合效率达到了-0.7dB。这种集成解决方案有望降低设备成本，减小功耗，并提高整体稳定性，从而推动光纤光栅传感器的商业化进程。 此外，论文还探索了光纤光栅技术在可穿戴体温监测中的应用可能性，这预示着未来可能将光子集成技术应用于健康监测领域，提供更精确、更便捷的体温检测方案。通过这种方式，不仅能够提升医疗保健的效率，还能为个人健康监护提供新的途径。