应变计。
[0031]其中，所述高反膜图形化处理优选采用光刻后再腐蚀高反膜工艺或Lift-off工
-H-
乙；
[0032]所述增透膜图形化处理优选采用光刻后再腐蚀增透膜工艺或Lift-off工艺。有益效果
[0033](I)本发明所述光纤F-P应变计将高灵敏度光纤F-P应变检测技术与MEMS微细加工技术相结合，具有工作温度范围宽、耐受化学腐蚀、抗电磁干扰等显著技术优势。
[0034](2)本发明所述方法基于MEMS微加工技术制备F-P应变敏感MEMS芯片，其F-P光学干涉腔的其中一个反射面为玻璃片的原始抛光表面沉积高反膜后构成，另外一个反射面为准直扩束光纤的端面精细磨平并沉积高反膜后构成，都非常光洁和平整，通过封装对准后可以获得很高的F-P光学干涉腔干涉精细度，其精细度因子也即自由谱宽FSR与信号谱3dB带宽FWHM之比不小于20，可采用波长信号解调方式进行应变信号检测，提高应变分辨率和测量精度，解决了 F-P光学干涉腔采用强度调制解调方法和相位调制解调方法所存在的灵敏度低、受光源功率波动和光纤弯折影响等问题。
[0035](3)本发明所述光纤F-P应变计中，采用SOI的顶层硅制作“环形”应变梁，F-P光学干涉腔的两个反射面分别固定在“环形”应变梁的两侧，在外部应变的作用下，拉、压变形集中在SOI顶层硅的“环形”应变梁区域，不但降低了应变计的等效刚度，而且保证F-P腔的两侧高反膜保持非常低的翘曲，避免了应变作用下干涉光谱劣化使检测精度和分辨率降低的问题；此外，还可利用硅的良好材料特性，保证光纤F-P应变计具有良好的应变测量线性度、重复性和零点长期稳定性。
[0036](4)本发明所述光纤F-P应变计中的SOI硅片的底层硅上的高反膜可采用金属薄膜材料，当底层硅上的高反膜采用金属薄膜材料时，底层硅的上表面可以不沉积增透膜，解决了现有F-P应变计F-P腔两个表面均沉积介质高反膜导致的多界面F-P信号相互干扰问题，提高了 F-P光学干涉谱的信噪比。
[0037](5)本发明所述基于MEMS微加工技术制备的F-P应变敏感MEMS芯片自带轴向圆孔，用于粘接或焊接固定准直扩束光纤后构成光纤F-P应变计，实现了光纤F-P应变计的微型化封装，减小了光纤F-P应变计的初始封装应力，提高了光纤F-P应变计的温度重复性和长期零点稳定性。
[0038](6)本发明所述光纤F-P应变计通过采用准直扩束光纤，将光斑平行扩束到直径50 μπι以上进行光路耦合，可减小因光束发散、角度偏差而造成的信号严重恶化，从而降低耦合封装的难度。
[0039](7)本发明所述方法可实现光纤F-P应变计的批量化制造，并根据应变测量灵敏度、量程和波分组网等实际应用需要而灵活调整应变计F-P腔的初始腔长，可广泛用于航空航天、交通、能源等领域气动力试验所急需的新型光纤气动力测量天平，还可用于冶金、发电领域的高温称重以及锅炉、压力管道等特种设备的高温应变测量，在需要高精度测量多分量组合、力和力矩的应用领域尤其具有技术优势，满足国民经济发展对高端测量仪器的需求。
[0040](8)本发明所述光纤F-P应变计直接由F-P应变敏感MEMS芯片与准直扩束光纤一体化封装，具有良好的抗冲击过载能力和极高的可靠性，后续免维护，可长期精确测量。在安装操作不便、维护困难的应用场合更具显著优势。
【附图说明】
[0041]图1为本发明所述腔长可调光纤F-P应变计的结构示意图；
[0042]图2为F-P应变敏感MEMS芯片的结构示意图；
[0043]图3为本发明所述准直扩束光纤的结构示意图；
[0044]图4为本发明所述腔长可调光纤F-P应变计的工艺流程图；
[0045]图5为本发明所述腔长可调光纤F-P应变计的高精细度光学干涉谱；
[0046]图6为现有F-P应变计的低精细度典型光学干涉谱；
[0047]图7为本发明所述腔长可调光纤F-P应变计的波长-应变实测特性；
[0048]图8为本发明所述腔长可调光纤F-P应变计的波分复用+时分复用组网图。
[0049]其中，1-F-P应变敏感MEMS芯片，2-准直扩束光纤，3_玻璃片，4_钝化层，5_顶层硅，6-中间氧化层，7-底层硅，8-增透膜，9-高反膜I，10-高反膜II。
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
[0051]实施例
[0052]一种基于MEMS工艺的腔长可调光纤F-P应变计，所述光纤F-P应变计的结构示意图如图1所示，主要包括F-P应变敏感MEMS芯片I和准直扩束光纤2 ；
[0053]其中，F-P应变敏感MEMS芯片I的结构示意图如图2所示，所述F-P应变敏感MEMS芯片I由SOI硅片和玻璃片3组成；
[0054]所述SOI娃片包括顶层娃5、中间氧化层6和底层娃7 ;其中，顶层娃5通过图形化刻蚀加工，成为“环形”应变梁，所述“环形”的刻蚀深度为顶层硅5厚度；中间氧化层6和底层硅7的轴向均设置有圆孔，所述圆孔的半径大于准直扩束光纤2的外径；
[0055]玻璃片3 —侧的端面沉积有增透膜8和钝化层4，另一侧的端面沉积有高反膜
I9 ；
[0056]其中，准直扩束光纤2的结构示意图如图3所示，所述准直扩束光纤2—端设置有自聚焦透镜或等效光学元件，并在同一端的端面沉积有高反膜II 10;
[0057]所述增透膜8、高反膜I 9和高反膜II 10的中心点在SOI硅片中心孔的轴线上；且增透膜8、高反膜I 9和高反膜II 10的面积均大于准直扩束光纤(2)的出射光束面积，所述光束直径为50?300 μ m ；
[0058]整体连接关系:
[0059]SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片3上，键合面为SOI硅片中顶层硅的端面与玻璃片3上沉积有高反膜II 10—侧的端面；准直扩束光纤2通过焊料同轴固定在SOI硅片的中心孔中；S0I硅片中心孔的内圆周面、玻璃片3上沉积有高反膜I 9 一侧的端面与准直扩束光纤2沉积有高反膜II 10的端面构成密闭空腔；其中，高反膜I 9和高反膜
II10之间的区域为F-P光学干涉腔。
[0060]所述增透膜构成材料为Si02/Ta205复合介质膜；
[0061]所述高反膜构成材料为Si02/Ta205复合介质膜；
[0062]其中，高反膜I 9还可采用金反射膜；当底层硅7上的高反膜I 9采用金反射膜时，底层硅7的另一侧端面可以不设置增透膜8。
[0063]工作原理:
[0064]光纤F-P应变计利用法布里一珀罗(Fabry-Perot，简称F_P)干涉原理:当相干光束沿准直扩束光纤入射到F-P应变敏感MEMS芯片时，在玻璃片上的高反膜与准直扩束光纤上的高反膜之间多次反射构成多光束干涉，并沿原路返回到准直扩束光纤。沿原路返回到准直扩束光纤的干涉输出信号与玻璃片上的高反膜与准直扩束光纤上的高反膜之间的微腔的长度相关。在外部应力应变的作用下，玻璃片上的高反膜与准直扩束光纤上的高反膜之间的微腔长度发生改变，使得返回到准直扩束光纤的干涉输出信号的波长或相位相应改变，由此可以实现对作用于F-P光纤应变计的外部应力应变进行精确测量。
[0065]一种基于MEMS工艺的腔长可调光纤F-P应变计的成型方法，所述方法的具体步骤如下:
[0066](I)在SOI娃片的顶层娃上进行光刻处理后利用Deep RIE工艺刻蚀得到顶层娃上的环形应变梁；刻蚀株度为顶层娃的厚度；如图4a和图4b所不；
[0067](2)利用湿法腐蚀或干法刻蚀将SOI硅片上暴露出的中间氧化层去除，在中间氧化