专利名称：微型非本征法布里-珀罗型光纤压力传感器及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器，特别是涉及一种光纤湿法腐蚀的工艺技术，采用湿法腐蚀工艺在光纤端面制作凹腔，通过熔接技术熔接一段光纤，形成微型压力传感器。
背景技术：
现有非本征型法布里-珀罗(FP)干涉仪主要是用来测量应变，它是由置于石英毛细管中的两段切割好的光纤端面和中间的空气隙组成谐振腔而成。这类传感器在FP腔长控制和光纤固定方面存在很多问题。图l是其基本结构。
目前在微型传感器的制作技术方面，徽机电系统(Micro ElectronMechanical System MEMS)技术已经比较成熟，它是将机械元件、传感器、执行器件和电子元件通过徼加工技术集成在一块微基版上，具有小型化、集成化的特点。然而，虽然基于MEMS工艺的微型传感器能满足大量生产的要求，但是制作过程非常复杂，而且需要昂贵的半导体设备与装置。图2是它的一种典型结构。采用光刻技术与氢氟酸缓冲溶液(BHF)腐蚀法在光纤末端制作凹腔，然后再用阳极键合法将硅敏感膜键合在光纤末端，光纤末端与硅片形成FP腔的两个反射面。这种制作过程需要高精度的掩膜，对光刻机的要求也比较高，另外通过阳极键合硅和光纤，需要特种的硼硅酸盐光纤，光纤的固定也比较困难
发明内容
'
本发明即是基于上述现状进行的，目的在于克服现有技术存在的缺陷，提
3供一种制作方便、廉价的徼型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器。同时， 提供该传感器的制作方法。
本发明一种微型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器，由一根单模光纤和 一根多模光纤构成，其特征是所述单模光纤和多模光纤均为裸光纤，多模光纤 的一个端面带有凹腔，多模光纤带凹腔的端面与单模光纤的一个端面熔接形成 FP腔。
本发明微型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器，其制备工艺步骤如
下
1、 将一段单模光纤用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨抛光该 端面；
2、 将一段多模光纤用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨抛光该 端面；
3、 配备HF酸缓冲溶液，质量比为HF :肌F : H20=3:6:10;
4、 将研磨后的多模光纤的端面插入HF酸缓冲溶液中，在光纤的端面腐蚀 形成凹腔；
5、 将多模光纤带有凹腔的端面与单模光纤研磨抛光的端面用光纤熔接机进 行光纤熔接，形成法珀腔结构； '
6、 用光纤切割刀切割多模光纤至所需薄膜厚度。
从上述的传感器加工步骤可看出，多模光纤的凹腔底面和单模光纤的端面 形成了FP腔，光经过光纤直接进入FP腔，避免了其他介质对光路的影响；传
感器制作过程中所需要的材料为普通的单模、多模光纤，价格便宜。FP腔的腔 长根据腐蚀速率，控制腐蚀时间，可控制在50微米左右。整个制作过程仅采用 切割、腐蚀、熔接的方法，传感器机械性能高，制作简单。因此，借助本发明 可以实现制作简便，精度高，灵敏度高，可靠性好的光纤压力.传感器。
图1是非本征型法布里-珀罗干涉仪的示意图； 图2是现有光纤压力传感器的结构示意图3是本发明微型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器结构示意图； 图4是传感器加工制作的主要工艺流程图，-
图5是膜厚为6微米，腔长为51503. 06纳米的传感器实验结果。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。 如图3 —种微型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器，由一根单模光纤1 和一根多模光纤2构成，所述单模光纤1和多模光纤2均为裸光纤(即为纤芯加
包层)，多模光纤的一个端面有用湿法腐蚀工艺腐蚀的凹腔4，多模光纤带凹腔 的端面与单模光纤的一个端面熔接形成FP腔。
如图4所示，该非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器的制备工艺步骤如
下
1、 将一段单模光纤l用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨拋光 该端面； .
2、 将一段多模光纤2用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨抛光 该端面；
3、 配备HF酸缓冲溶液，质量比为HF :歸:H20=3:6:10，朋4F可以减缓 HF酸的腐蚀速率，使腐蚀的凹腔底面平整；
4、 将研磨后的多模光纤的端面插入HF酸缓冲溶液中，多模光纤纤芯掺锗 比包层多，纤芯在HF酸缓冲溶液中腐蚀速率比包层快，在光纤的端面形成凹腔 4(包层和纤芯做作为凹腔的底，包层作为敏感膜的支撑壁)。凹腔的深度在50徽5、 将多模光纤带有凹腔的端面与单模光纤研磨抛光的端面用光纤熔接机进 行光纤熔接，形成法珀腔结构；
6、 用光纤切割刀切割多模光纤至所需薄膜3厚度，薄膜厚度(保留的纤芯 厚度)在6微米左右；
7、 用光纤接续子封装所形成的法珀传感器，光纤接续子下壳体设有容置光 纤的光纤槽，将光纤法珀传感器放入光纤槽，用设置在壳体两侧的夹紧结构夹 紧上、下壳体，从而完成传感器的制作。
权利要求
1、一种微型非本征法布里-珀罗型光纤压力传感器，由一根单模光纤和一根多模光纤构成，其特征是所述单模光纤和多模光纤均为裸光纤，多模光纤的一个端面带有凹腔，多模光纤带凹腔的端面与单模光纤的一个端面熔接形成FP腔。
2、 一种权利要求1所述的微型非本征法布里一珀罗型光纤压力传感器的制作方法，其步骤是a、 将一段单模光纤用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨拋光该端面；b、 将一段多模光纤用光纤切割刀切出平端面，并用光纤研磨机研磨拋光该端面；c、 将研磨后的多模光纤的端面插入HF酸缓冲溶液中，在光纤的端面腐蚀形成凹腔；所述HF酸缓冲溶液，质量比为HF : NH4F : H20=3:6:10;d、 将多模光纤带有凹腔的端面与单模光纤研磨抛光的端面用光纤熔接机进行光纤熔接，形成法珀腔结构；e、 用光纤切割刀切割多模光纤至所需薄膜厚度。
全文摘要
本发明公开了一种微型非本征法布里-珀罗型光纤压力传感器，由单模光纤和多模光纤构成，多模光纤带凹腔的端面与单模光纤的一个端面熔接形成FP腔。其制作步骤是将两光纤切出平端面并研磨抛光；将研磨后的多模光纤的端面插入HF酸缓冲溶液中腐蚀形成凹腔，在与单模光纤研磨抛光的端面熔接，形成法珀腔结构；切割多模光纤至所需薄膜厚度。本发明由多模光纤的凹腔底面和单模光纤的端面构成FP腔，光经过光纤直接进入FP腔，避免了其他介质对光路的影响；传感器制作材料为普通的单模、多模光纤，价格便宜。制作过程仅采用切割、腐蚀、熔接的方法，传感器机械性能高，制作简单。因此，借助本发明可以实现制作简便，精度高，灵敏度高，可靠性好的光纤压力传感器。
文档编号G01B11/16GK101655353SQ200910031998
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者杨春弟, 鸣 王, 葛益娴, 闫海涛 申请人:南京师范大学