一个小型的光声传感系统与先进的PMUT和VCSEL设备

科学领域:

• 材料科学与工程 材料科学与工程
• 声学和超声波的研究.
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 微加工超声波传感器 (PMUT) 对于微型传感系统至关重要.
• 光声学 (PA) 传感提供了高分辨率和灵敏度.
• 将PMUT与激光集成,可以实现紧的PA设备.

研究的目的:

• 开发和描述使用高填充因子PMUT阵列和VCSEL的小型PA传感系统.
• 调查优化PA系统性能的关键参数.
• 为了验证系统的可行性,便携式PA应用.

主要方法:

• 使用空腔在绝缘体 (CSOI) 工艺制造一个PMUT阵列.
• 将PMUT阵列与一个紧的VCSEL集成在一起,形成一个PA传感系统.
• 包括电阻,声响,PA带宽和幻影测试在内的全面表征.

主要成果:

• 该PMUT阵列的中心频率为4.89MHz (空气) 和3.5MHz (合),PA带宽为-146%.
• 微型音响系统 (4.6mm × 2.0mm × 5.2mm) 展示了在近距离无扭曲,高准确度信号检测.
• 优化了VCSEL参数 (脉冲宽28n,平均功率63.6μW) 并证明了多深度幻影信号采集.

结论:

• 该CSOI过程使高填充因子PMUT制造具有宽带功能.
• 开发的紧型PA系统适用于近距离传感和便携式应用.
• 系统优化和理解激光-PMUT相互作用对于信号完整性至关重要.