PML传感器科学部门正在开发一种新型的基于芯片的微型温度计，它有可能改变温度的测量方式。

　　这些使用光测量温度的传感器称为光子温度计，与传统的测温技术相比，它们有望变得更小，更坚固，抗电磁干扰并可能进行自我校准。完全开发后，这些设计可用于远程测温，例如埋入墙壁或送入太空。它们甚至可以适用于化学，压力和湿度检测。

　　现在，创建了三个有前途的光子温度计原型*的PML团队达到了一个新的里程碑：他们开发了一种将多个光纤稳定，廉价，快速地同时连接到芯片的方法。

　　从长远来看，结果可能通过实现大批量制造而大大加快芯片级光子器件和标准的部署。出于即时目的，这项创新意味着这些基于芯片的传感器不再有效地局限于实验室工作台：现在可以轻松地将它们转换为便携式温度计，并进行更广泛的测试。

　　光子温度计通过操纵光与蚀刻到芯片中的结构的相互作用来工作。例如，最近的一个原型使用了一种称为光子晶体腔的功能，该波导由宽度和厚度均小于百万分之一米的硅条组成，并钻有直径可变的孔，这些孔会散射入射光，例如微型反射镜。 。光子晶体腔体温度计充当一种滤光器，其中某些频率会被孔的位置反射。哪些频率被散射取决于芯片的温度。

　　为了使光线进出设备，研究人员使用了光纤，它们将光从光源传送到芯片，再从芯片传送到检测器。但是，为了快速测试多个设备，该团队一直使用实验室设置，其中的光纤被悬挂在芯片上方约一米的位置。这个间隙足够小，以至于在被称为渐逝耦合的过程中，光在再次被捕获之前不会衰减太多。

　　一旦他们证明了其光操纵设备可以正常工作，下一步的逻辑步骤就是创建将光纤直接连接到芯片特征的原型。这涉及寻找一种快速，经济的方式建立永久联系。

　　PML的尼古拉·克利莫夫(Nikolai Klimov)负责解决这一难题，他说，将单个光纤一个接一个地连接到芯片结构上可能既繁琐又费时。为了一次连接多根光纤，他考虑了一种方法，该方法涉及将光纤阵列粘合到芯片的边缘。但是，这种技术将需要额外的步骤，即精确切掉芯片的边缘并对其进行光学抛光以确保有效的耦合。另一个缺点是由于将纤维阵列连接到芯片侧面的表面积相对较小，互连有些脆弱，这种情况下的厚度仅为0.7 mm。

　　相反，Klimov开发了一个有效但相对简单的解决方案。他使用了市售的光纤阵列，将其组装成一个块，相邻光纤之间的间距固定。然后，他设计并制造了一个光子芯片，在相邻的集光光子结构之间设置了相同的间距。**使用定制的平台，该平台具有六个自由度，并且能够进行小于百万分之一米的位置变化一次，他仔细地将光纤阵列与芯片顶部的聚光光子结构对准，并用一滴可紫外光固化的透明环氧树脂将其固定在适当的位置。

　　结果是一个测温“包装”，该包装由一个光子芯片及其集成的温度感应设备以及一束光纤束缚在一起，像马尾辫一样固定在芯片顶部。

　　尽管他们的第一个包装使用的阵列仅包含4根光纤，但通过使用在一个块中包含多达48根光纤的现成阵列，该方法可以放大12倍。使用具有许多光纤的阵列将使研究能够轻松可靠地将多个光子器件和传感器封装在一个芯片上。

　　此外，研究人员发现，光纤与芯片之间的互连处的光泄漏极少，从而使其与“悬浮光纤”设置一样具有良好的耦合质量，他们说这对于高质量的测量和测量是合理的。足以用于许多应用。

　　到目前为止，他们已经在10至80摄氏度的温度下测试了新的光子温度计封装，并且环氧树脂和光纤至芯片的粘合都未显示出任何退化的迹象。在接下来的几周内，他们将继续在-40摄氏度至150摄氏度的较宽温度范围内对包装好的温度计进行评估，以确保环氧保持不变。

　　他们还计划探索各种类型的粘合剂，用于纤维与芯片之间的粘合，这可能使他们能够在低温下使用封装的光子芯片-一直下降到4开氏度(比绝对零值高4度)。