砷化鎵吸收式光纖溫度傳感技術特點：

1）傳感材料為微型砷化鎵芯片，芯片性能穩定、可靠性高，因此傳感器可以長時間工作；

2）傳感器體積小，亞毫米；

3）芯片材料一致性好，互換性好；

4）采用光譜分析方法，光源、傳輸效率、耦合程度、光纖彎折等強度相關參量的變化，不影響測量結果；

傳感物質為絕緣性材料，性能穩定，可靠性高?；诠庾V分析，不受光源劣化、光纖彎折等強度相關參量變化的影響。全介質，不受EMI干擾，普遍應用于強電場、強磁場壞境中。耐高電壓，耐化學腐蝕，低損耗。傳感器體積小，感溫部分僅有 0.3mm，導體使用 62.5um 光纖，柔軟，可靠，安裝過程中不易受損。 砷化鎵芯片基于微納加工工藝，一致性高，同編號的傳感器之間可互換，無需校準，無漂移，不受技術制約。傳感器長度可達到500m以上。 光源壽命>30年，在線監測，穩定性超過30年。

電火工品電磁輻射敏感性測試；軍艦設備、潛艇設備熱點測溫；水輪發電機、火電發電機、風電機組定子熱點測溫；超高壓電氣設備熱點測溫；高端機床熱點測溫；軌道交通設備、石油化工設備、生物醫療設備、工業微波設備、鋼鐵冶金設備、食品安全設備熱點測溫。

砷化鎵晶體的價帶最大值與導帶最小值均在K空間上同一點，為直接帶隙半導體，電子從價帶躍遷至導帶時不會對動量產生影響，電子吸收足夠的能量即可直接躍遷；當光照射在半導體材料上，有一部分光被吸收，產生光衰減現象；半導體材料對光的吸收分為本征吸收和非本征吸收兩種，當光子能量足夠大時，價帶電子吸收足夠多的能量被激發到導帶，這個過程稱為本征吸收，砷化鎵晶體是直接帶隙半導體材料，對光子的吸收主要是本征吸收。光子能量超過禁帶寬度時，吸收系數陡然上升，會對光產生強烈的吸收，在吸收光譜上就會出現明顯的吸收邊；在20K-973K范圍內，砷化鎵晶體的禁帶寬度與溫度間具有一定的函數關系，在任一溫度下都對應一個不同的吸收邊波長，建立砷化鎵晶體吸收邊波長與溫度值的對應關系，即可根據特定的算法關系得到溫度信息。

砷化鎵半導體光纖測溫在實際應用方面不如熒光光纖測溫系統，熒光光纖測溫可以實現在高壓開關柜觸頭、進出線、母排等位置進行實時的溫度測量，比砷化鎵半導體光纖測溫更便利，其性價比高，測溫更精確，無需經常維護，解調儀體積小，安裝方便。

用于測量高壓溫度的光纖溫度傳感器是基于GaAs（砷化鎵 ）半導體對白光吸收/傳輸原理所開發的一款產品。溫度變化對半導體的影響是眾所周知并且可以預判的。隨著半導體溫度的升高，半導體的傳輸譜線（未被吸收的光線）躍遷成為更長的波長譜線。在任意給定的溫度下，一個特定的傳輸波長譜線的躍遷范圍可以從初始的0%到100%。這種躍遷被稱作吸收躍變，發生吸收躍變的具體波長和溫度之間有可預測的固定關系。

為什么會發生這種躍遷？半導體的帶隙可以在物理方面解釋這種現象。這個“帶隙”是指電子從物態到激發態（相對于松弛狀態，恒穩狀態）需要的能量。隨著越來越多的能量進入半導體（隨著溫度的升高，能量以熱量的形式進入半導體），這個帶隙變得越來越窄——激發電子需要的額外能量也隨之變少。實際上，是進入半導體的光子（光粒子）激發了電子。如果光子攜帶的能量足以使電子越過帶隙，那么這個光子就會被吸收。如果光子攜帶的能量不足，那么該光子將會被透射。光子的波長越短，攜帶的能量越多。因為帶隙隨著半導體溫度的升高而變窄，穿過帶隙需要的能量也隨之變少，“能量帶”吸收的光子所需攜帶的能量也越來越少（波長可以越來越長）。這種效應就是讓吸收移位到更長的光波。因此，通過測量吸收躍變的位置可以測得半導體的溫度。需要注意的是：該技術的關鍵是波長而不是光的強度。

溫度傳感器

溫度傳感器是建立在直接接觸溫度測量基礎上的。該傳感器和諸如熱電偶及RTD（電阻溫度裝置）等傳統溫度傳感器的工作原理相同。換句話說，半導體材料必須接觸物體或浸入需要測量的液體或氣體。接觸越緊密，傳感探頭的熱質量越小，半導體也會更快地對溫度變化作出反應。我們需要通過傳遞光到半導體來測量吸收的程度。這就是光纖的功能所在。

在打磨良好的光纖的一端連接微型GaAs半導體。在該半導體的一側預埋有反射介電膜。介電意味著不具備導電性；所有的材料都具有該性質（“高介電強度”），這也是我們公司傳感器技術超出諸如熱電偶及RTD等傳統溫度傳感器（使用電線傳遞電信號）的主要優點之一。

光纖上覆有保護套（由尼龍、聚亞胺或聚四氟乙烯制成），能適應運輸和化學環境。然后整個端部組件（半導體和光纖端部）嵌入高溫粘結劑，以保護傳感器（即半導體）免遭化學腐蝕和機械損壞。

砷化鎵技術中，吸收躍變的計算不取決于這種特定儀器的信號強度，主要取決于相關光線的波長。影響光纖衰減的各種因素（光纖長度、數量和連接質量、光纖直徑和材料以及彎曲度）均不會嚴重限制我們系統的使用。此方法提供了可靠的重復溫度測量方法，同時不會因為連接器中的電力損失或者光纖彎曲而出錯。

大多采用液相外延法或MOCVD技術制備。用GaAs作襯底的光電池效率高達29.5%（一般在19.5%左右），產品耐高溫和輻射，但生產成本高，產量受限，主要作空間電源用。以硅片作襯底，用MOCVD技術異質外延方法制造GaAs電池是降低成本很有希望的方法。

GaAs（砷化鎵）光電池大多采用液相外延法或MOCVD技術制備。用GaAs作襯底的光電池效率高達29.5%（一般在19.5%左右），產品耐高溫和輻射，但生產成本高，產量受限，目前主要作空間電源用。以硅片作襯底，用MOCVD技術異質外延方法制造GaAs電池是降低成本很有希望的方法。

1、光電轉化率：

砷化鎵的禁帶較硅為寬，使得它的光譜響應性和空間太陽光譜匹配能力較硅好。單結的砷化鎵電池理論效率達到30%，而多結的砷化鎵電池理論效率更超過50%。

2、耐溫性

常規上，砷化鎵電池的耐溫性要好于硅光電池，有實驗數據表明，砷化鎵電池在250℃的條件下仍可以正常工作，但是硅光電池在200℃就已經無法正常運行。

3、機械強度和比重

砷化鎵較硅質在物理性質上要更脆，這一點使得其加工時比容易碎裂，所以，常把其制成薄膜，并使用襯底（常為Ge[鍺]），來對抗其在這一方面的不利，但是也增加了技術的復雜度。