Ons werk

's Werelds kleinste sensoren op fiber en chip

Met licht kan extreem gevoelig worden gemeten, met extreem kleine sensoren onder extreme omstandigheden van bijvoorbeeld temperatuur, druk en straling. TNO ontwikkelt samen met gebruikers optische sensoren in glasvezels en op integrated circuits (IC's of chips) en betere en goedkopere uitleeseenheden daarvoor.

Een Fiber Bragg Grating (FBG) bevat een raster in een glasvezel dat een bepaalde golflengte reflecteert. Als het raster wordt uitgerekt, verschuift de golflengte van het gereflecteerde licht. De verschuiving is een maat voor de rek die op de FBG wordt uitgeoefend. TNO ontwikkelde een detectiesysteem dat de rek tot op 1/1.000.000.000ste kan meten. In combinatie met speciaal ontworpen mechanische constructies kunnen sensoren worden gerealiseerd voor parameters zoals druk en versnelling. Zo presenteerden wij al de kleinste FBG-druksensor in serie voor het meten van de bloeddruk in bloedvaten, hersenen en het hart. Veel toepassingen vragen echter een nog hogere gevoeligheid. Daarom startten wij met de ontwikkeling van de fiberlasersensor. Speciale laser in fiber brengt sensoren binnen bereik met een gevoeligheid die een factor duizend hoger is dan de FBG-sensor. Hiermee kan zelfs picorek worden gemeten, wat overeenkomt met een lengteverandering van ongeveer 1/1000ste van een atoom.

Hydrofoon

TNO paste de fiberlasertechnologie inmiddels toe bij de ontwikkeling van een hydrofoon, een sensor voor het detecteren van geluidsdruk onder water. In het echovrije meetbassin van TNO bleek de hydrofoon in staat om zelfs het zwakste natuurlijke omgevingsgeluid van een stille zee moeiteloos te meten. Of er nu een groep orka's voorbij zwemt of een onderzeeboot van grote afstand langskomt, de sensor neemt het waar. De fiberlaserhydrofoon is niet alleen zeer gevoelig, maar ook kleiner dan een conventionele elektrische hydrofoon. Een voordeel van de kleine afmeting is dat een serie van sensoren achter elkaar in een dunne slang kan worden gefabriceerd. Deze is gemakkelijk op onderzeeboten of onbemande voertuigen te plaatsen om de detectie van andere onderzeeboten te verbeteren. De nieuwe fiberlasertechnologie kan bovendien worden toegepast voor het ontwikkelen van sensoren voor andere fysische parameters zoals rek, temperatuur, versnelling en magnetische velden.

Silicon Photonics

Voortbordurend op een lange traditie in fibersensorsystemen, ontwikkelde TNO sensoren op een optische chip. De meest opvallende eigenschap van 'silicon photonics' is dat de golfgeleiders en bijbehorende componenten extreem klein zijn. Om dat mogelijk te maken gebruiken we silicon on insulator-technologie (SOI) die het licht in de siliciumlaag vasthoudt. Als golflengte kozen we voor 1550 nanometer, de waarde voor telecomtoepassingen die op massaschaal in praktijk wordt gebracht. Tegelijkertijd kunnen meerdere fysische parameters op één plek worden uitgelezen. Door toevoeging van coatings op de top van de optische sensor kunnen bovendien chemische vloeistoffen en gassen worden gedetecteerd. Relatieve vochtigheid, H2S en CO2 zijn al bewezen. Op verzoek ontwikkelen of benutten wij gevoelige materialen waarmee ook andere chemische stoffen kunnen worden opgespoord. Misschien wel overal waar een verandering moet worden gemonitord kunnen silicon photonics en fiber worden ingezet.

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.