专利名称：珐珀加速度传感器及其制造方法
技术领域：
本发明属于传感技术领域，特别是涉及一种珐珀加速度传感器及其制造方法。
背景技术：
近年来，随着生物、医学、能源、环境、航天航空、军事等领域的快速发展，对传感器 的微型化、轻量化、低能耗、耐恶劣环境能力等提出了非常迫切的要求，微纳传感器已成为 国际上的重大科技前沿热点之一。激光微加工技术的迅猛发展为研究新一代微纳光纤传感器 件提供了新的技术手段，因此如何应用激光等现代微纳米加工技术在光纤上实现各种微纳功 能性传感器件是未来光纤传感器发展的重要趋势，也是传感器大领域中的一个十分前沿、重 大的科学课题。
基于MEMS的微纳传感器都是基于电参数测量的原理，在耐恶劣环境能力方面还存在诸多 问题，特别是难以在高温(60(TC以上)、低温(-6(TC以下)、强电磁干扰、易燃易爆环境 等恶劣条件下工作，从而极大地限制了MEMS传感器在许多重要领域的特殊应用，如航天航空 、能源、化工、生物医学等。在传感器的大家族中，光纤传感器具有本质安全、不受电磁干 扰、便于联网与远距离遥测、适于恶劣环境等一系列优点，已逐渐成为新一代传感器技术的 主流发展方向之一。
光纤加速度传感器近年来受到了极大的关注，目前已经有多种光纤加速度传感器，比如 :环形腔干涉仪加速度计、布拉格光纤光栅加速度计、组合式光纤珐珀加速度计等。这些加 速度传感器都有共同的缺点就是需要有其它结构配合，如质量块、横梁或弹簧等，才能构成 加速度传感器，尺寸较大，难于用在高温环境中，且传感器的制作重复性有待提高。 US6921894公开了一种微光纤珐珀加速度计，通过弹簧将光纤和质量块连接起来，具有重复 性不好、温度敏感性高、不利于规模化制造、光学性能较差等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种光学性能好的珐珀加速度传感器。 本发明还要提供一种上述法珀加速度传感器的制造方法，可以批量化、高成品率和高重
复率的制造各种量程的法珀加速度传感器。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是法珀加速度传感器，包括光纤或平面波导，
所述光纤或平面波导上有带膜片的通孔式珐珀腔。进一步的，所述膜片上还有质量块。 进一步的，所述质量块位于所述膜片的上端。 进一步的，所述质量块位于所述膜片的中部。 进一步的，所述质量块是2个，分别位于膜片的两侧。
进一步的，所述膜片沿着光纤或平面波导的纵向截面积小于光纤或平面波导的纵向截面积。
进一步的，所述通孔式珐珀腔的腔长小于200微米。 进一步的，所述膜片的纵向截面图是距形。
法珀加速度传感器的制造方法，该方法为在所述光纤或平面波导(5)上用带掩模板的 激光加工一个带膜片的通孔式珐珀腔，就制成法珀加速度传感器。 进一步的，在所述膜片上还加工有质量块。
本发明的有益效果是本发明采用激光加工工艺，传感器的两个反射面都是平面，反射 性能很好，传感器的光学性能极其优良；本发明采用激光加工工艺对任何种类的光纤或平面 波导都适用，生产效率高，可以实现批量化、高成品率和高重复率的制造；本发明采用的激 光加工工艺可以对光纤或平面波导进行精确的切割，易于制成各种量程的加速度传感器。
图l是本发明实施例l的珐珀加速度传感器的主视图2是实施例2的珐珀加速度传感器的剖视图3是图2的A-A剖面图4是本发明实施例3的珐珀加速度传感器的主视图5是图4的剖视图6是本发明实施例4的珐珀加速度传感器的主视图； 图7是图6的剖视图8是本发明实施例5的珐珀加速度传感器的的主视图； 图9是图8的剖视图10是膜片2不在端面的实施例的剖视图11是本发明实施例6的珐珀加速度传感器的主视图12是图10的剖视图13是本发明实施例1的珐珀加速度传感器的反射光谱图。
具体实施方式
实施例l:
在单模石英光纤1圆柱面上用带掩模板的紫外激光加工一个带膜片2和质量块4的通孔式 珐珀腔3，就制成本发明的光纤珐珀加速度传感器，如图1所示，其反射光谱图如图13所示， 反射条纹对比度达20dB以上。
上述传感器工作时，当传感器感受到向右的正加速度或向左的负加速度时，膜片2向右 运动，使得珐珀腔3的腔长变大，通过测试腔长变化来测得加速度；当加速度传感器感受到 向左的正加速度或向右的负加速度时，膜片2向左运动，使得珐珀腔3的腔长变小，通过测试 腔长变化来测得加速度。
实施例2:
在实施例l的基础上，利用带掩模板的激光将膜片2加工去掉一部分，如图2、图3所示的 图形，即膜片2沿着光纤1的纵向截面积小于光纤l的纵向截面积，就制成光纤珐珀加速度传 感器。
该加速度传感器与实施例l相比灵敏度更高，这是由于膜片2的根部变窄而导致的。 实施例3:
在单模石英光纤1圆柱面上用带掩模板的紫外激光加工一个带膜片2的长为45.6微米的通 孔式珐珀腔3，并具有长为100微米的质量块4，如图4和图5所示，就制成光纤珐珀加速度传 感器。
该加速度传感器与实施例1和2相比，测试过程中光谱没有畸变。 实施例4:
在单模石英光纤1圆柱面上用带掩模板的紫外激光加工一个带膜片2的长为45.6微米的通 孔式珐珀腔3，并具有长为100微米的2个质量块4， 2个质量块4分别位于膜片2的两侧，如图6 和图7所示，就制成本发明的光纤珐珀加速度传感器。
该加速度传感器与实施例1和2相比，测试过程中光谱没有畸变，并比实施例3的灵敏度 更高。
实施例5:
在平面波导5上用紫外激光加工一个带膜片2的通孔式珐珀腔3，如图8和图9所示，就制 成本发明的珐珀加速度传感器。
也可以将膜片2不加工在端面，如图10所示。 实施例6 :
在平面波导5上用激光加工一个带膜片2和质量块4的通孔式珐珀腔3，如图11和图12所示，就制成本发明的珐珀加速度传感器。
上述实施例3和4也可以采用实施例的方法将膜片2的根部变窄，这样传感器灵敏度会更 高；上述膜片2的形状和厚度可调，膜片2的形状可以是圆形、矩形或多边形等多种形状，但 最好是距形(纵向截面图)。
权利要求
权利要求1法珀加速度传感器，包括光纤(1)或平面波导(5)，其特征在于所述光纤(1)或平面波导(5)上有带膜片(2)的通孔式珐珀腔(3)。
2 如权利要求l所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述膜片( 2)上还有质量块(4)。
3 如权利要求2所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述质量块 (4)位于所述膜片(2)的上端。
4 如权利要求2所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述质量块 (4)位于所述膜片(2)的中部。
5 如权利要求2所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述质量块 (4)是2个，分别位于膜片(2)的两侧。
6 如权利要求l所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述膜片( 2)沿着光纤(1)或平面波导(5)的纵向截面积小于光纤(1)或平面波导(5)的纵向截面积
7 如权利要求l所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述通孔式 珐珀腔(3)的腔长小于200微米。
8 如权利要求l所述的法珀加速度传感器，其特征在于所述膜片( 2)的纵向截面图是距形。
9 法珀加速度传感器的制造方法，其特征在于，该方法为在所述 光纤(1)或平面波导(5)上用带掩模板的激光加工一个带膜片(2)的通孔式珐珀腔(3)， 就制成法珀加速度传感器。
10 如权利要求9所述的法珀加速度传感器的制造方法，其特征在于 ，在所述膜片(2)上还加工有质量块(4)。
全文摘要
本发明提供了一种光学性能好的珐珀加速度传感器。法珀加速度传感器，包括光纤或平面波导，所述光纤或平面波导上有带膜片的通孔式珐珀腔。法珀加速度传感器的制造方法，该方法为在所述光纤或平面波导上用带掩模板的激光加工一个带膜片的通孔式珐珀腔，就制成法珀加速度传感器。本发明采用激光加工工艺，传感器的两个反射面都是平面，反射性能很好，传感器的光学性能极其优良；本发明采用激光加工工艺对任何种类的光纤或平面波导都适用，生产效率高，可以实现批量化、高成品率和高重复率的制造；本发明采用的激光加工工艺可以对光纤或平面波导进行精确的切割，易于制成各种量程的加速度传感器。
文档编号G01P15/03GK101424698SQ20081030538
公开日2009年5月6日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者冉曾令, 饶云江 申请人:冉曾令