文章编号：1002-2082(2023)01-0219-07基于光子集成芯片的可穿戴光纤光栅解调研究李鸿强1，毛泉桦1，安芷萱1，林志琳1，王英杰1，孟文涛1，朱智越1，张振2，JuanDanielPradesGarcia3（1.天津工业大学电子与信息工程学院天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津300387；2.天津工业大学计算机科学与技术学院，天津300387；3.巴塞罗那大学电子与生物医学工程学院，西班牙E-08028）摘要：为了实现光纤光栅传感器在可穿戴系统中的应用，提出了一种基于硅基光子集成芯片的可穿戴光纤光栅传感解调系统。基于比利时iSiPP50G工艺的光子集成芯片由4×1长波长VCSEL阵列、1×8阵列波导光栅、2×2MMI耦合器、4×1光纤光栅耦合器阵列、Ge-on-Si波导光电探测器、直波导和弯曲波导等组成。在完成对VCSEL光源金线键合和光子集成芯片光纤耦合封装的基础上，设计了手环式解调电路，对人体温度和心音信号进行了实时测量。实验结果表明:解调系统的动态波长检测范围为1540nm～1560nm，波长分辨率为0.08pm，解调精度为5pm，温度监测范围为35℃～42℃，误差为±0.1℃；可检测50Hz～100Hz频率范围内的心音信号，可识别出第一心音和第二心音，并计算出心动周期、心率、第一心音时限、第二心音时限和心力等特征参数。关键词：光纤光栅传感解调；光子集成芯片；温度；心音；可穿戴中图分类号：TN914文献标志码：ADOI：10.5768/JAO202344.0108001WearablefibergratingdemodulationbasedonphotonicintegratedchipLIHongqiang1，MAOQuanhua1，ANZhixuan1，LINZhilin1，WANGYingjie1，MENGWentao1，ZHUZhiyue1，ZHANGZhen2，JuanDanielPradesGarcia3（1.TianjinKeyLaboratoryofOptoelectronicDetectionTechnologyandSystem,SchoolofElectronicsandInformationEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China；2.SchoolofComputerScienceandTechnology,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China；3.DepartmentofElectronicandBiomedicalEngineering,UniversityofBarcelona,BarcelonaE-08028,Spain）Abstract：Inordertorealizetheapplicationoffibergratingsensorinwearablesystem,awearablefibergratingsensordemodulationsystembasedonsilicon-basedphotonicintegratedchipwasproposed.ThephotonicintegratedchipbasedonBelgiumiSiPP50Gprocesswascomposedof4×1longwavelengthVCSELarray,1×8arraywaveguidegrating,2×2MMIcoupler,4×1fibergratingcoup...
