一种多模干涉光学集成型加速度计的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多模干涉光学集成型加速度计，包括ASE宽带光源、环形器、光纤链路、待测模块、传感器件模块和光谱仪；从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器进入光纤链路，通过光纤链路进入传感器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤进入多模光纤中，当悬梁臂形变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤末端附着的铝薄膜反射再次进入光纤链路，通过环形器的作用输出到光谱仪中进行计算。本发明器件结构简单；灵敏度高，对于标准光纤有Pe＝0.22，ν＝0.17，基于此种材料制作的FBG传感器，它的轴向灵敏度系数为1-Pe＝0.78，而本文提出的加速度计的灵敏度系数为1.56，在数值上是FBG传感器灵敏度的2倍；便于集成，拓展了器件的应用领域。
【专利说明】一种多模干涉光学集成型加速度计
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成光学【技术领域】，具体涉及一种多模干涉光学集成型加速度计。
【背景技术】
[0002] 加速度计作为一种重要的测量仪器，在当前科学研宄、生产制造等方面有着广泛 的应用。与传统的加速度计相比较，光学加速度计具有重量轻、易于铺设、不受电磁干扰等 优点。光学加速度计是光纤传感、光学测量及远程监测系统的基础元件，用以实现加速度测 量、振动传感、远程监测等功能。
[0003] 光学加速度计主要有干涉仪型、布拉格光栅型、谐振腔型、多模干涉型等种类。干 涉仪型光学加速度计结构复杂，布拉格光栅型光学加速度计容易受到外界温度变化影响， 谐振腔型光学加速度计制作过程复杂。以上三种光学加速度计均为分立元件，不易于与其 它元件实现集成。
【发明内容】
[0004] 发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供一种多模干涉光学集成型加速 度计，通过附着在悬臂梁上的MMI传感器，获得加速度数据，经过光学器件的光场最终通过 光谱仪获得数据，解决了现有技术中光学器件不易集成的问题。
[0005] 技术方案：一种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，包括ASE宽带光源、 环形器、光纤链路、待测模块、传感器件模块和光谱仪；
[0006]ASE宽带光源输出连接环形器，环形器输出连接光纤链路和光谱仪；光纤链路连 接传感器件模块；
[0007] 所述传感器件模块包括衬底和附着在悬梁臂上的MMI传感元件，悬梁臂一端固定 在衬底上，另一端连接待测模块；所述MMI传感元件由前单模光纤、一个多模光纤和后单模 光纤组成；所述多模光纤位于两个单模光纤之间；
[0008] 从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器进入光纤链路，通过光纤链路进入传感 器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤进入多模光纤中，当悬梁臂形 变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤末端铝薄膜反射，再次进入光 纤链路，通过环形器的作用输出到光谱仪中进行计算。后单模光纤末端镀铝薄膜反射率高， 能够很好的将偏移后的光场反射入光纤链路。
[0009] 进一步的，MMI传感器件通过UV胶附着在悬梁臂上。对环境空气无污染、无溶剂， 可燃性低，且固化速度快，几秒至几十秒即可完成固化，有利于自动化生产线，提高劳动生 产率。
[0010] 有益效果：本发明的有益效果是，器件结构简单；灵敏度高，对于标准光纤有Pe= 0. 22，V= 〇. 17,基于此种材料制作的FBG传感器，它的轴向灵敏度系数为I-Pe= 0. 78， 而本文提出的加速度计的灵敏度系数为1. 56,在数值上是FBG传感器灵敏度的2倍；便于 集成，拓展了器件的应用领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是多模干涉光学集成加速度计实例的结构图；
[0012] 图2是传感器件的结构图；
[0013] 图3是丽I传感元件结构图；
[0014] 图4是悬梁臂轴向受力分析图；
[0015] 图5是悬梁臂横向受力分析图；
[0016] 图6是用弯矩图法求悬梁臂形变示意图；
[0017] 图中，ASE宽带光源1、环形器2、光纤链路3、悬梁臂4、待测质量块5、MMI传感元 件6、衬底7、光谱仪8、前单模光纤9、多模光纤10、后单模光纤11。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0019] -种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，包括ASE宽带光源1、环形器2、 光纤链路3、待测模块5、传感器件模块和光谱仪8;
[0020] ASE宽带光源1输出连接环形器2,环形器2输出连接光纤链路3和光谱仪8 ;光 纤链路3连接传感器件模块；
[0021] 所述传感器件模块包括衬底7和附着在悬梁臂4上的MMI传感元件6,悬梁臂4 一 端固定在衬底7上，另一端连接待测模块5;所述MMI传感元件6由前单模光纤9、一个多模 光纤10和后单模光纤11组成；所述多模光纤位于两个单模光纤之间；如图2所示，MMI传 感元件6通过UV胶附着在悬梁臂4上。如图3所示，多模光纤10长为L，与前单模光纤9 和后单模光纤11拼接。两个单模光纤完全相同，后单模光纤11的末端包括镀铝薄膜，用于 反射。
[0022] 从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器2进入光纤链路3,通过光纤链路3进入 传感器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤9进入多模光纤10中，当 悬梁臂4形变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤11末端铝薄膜反 射，再次进入光纤链路3,通过环形器2的作用输出到光谱仪8中进行计算。
[0023] 从ASE宽带光源发出的光信号通过光纤到达传感器件，从单模光纤输入的光场进 入到多模光纤中时，由多模干涉原理可知，多模光纤中的高阶模就会激发而发生干涉并向 前传输，并且高阶模发生相长干涉时波长为：
[0024]
【权利要求】
1. 一种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，包括ASE宽带光源（1)、环形器 (2)、光纤链路（3)、待测模块（5)、传感器件模块和光谱仪（8); ASE宽带光源（1)输出连接环形器（2)，环形器（2)输出连接光纤链路（3)和光谱仪 (8) ;光纤链路（3)连接传感器件模块； 所述传感器件模块包括衬底（7)和附着在悬梁臂（4)上的MMI传感元件（6)，悬梁臂 (4) 一端固定在衬底（7)上，另一端连接待测模块（5);所述MMI传感元件（6)由前单模光纤 (9) 、一个多模光纤（10)和后单模光纤（11)组成；所述多模光纤位于两个单模光纤之间； 从ASE宽带光源发出的光信号经过环形器（2)进入光纤链路（3)，通过光纤链路（3) 进入传感器件模块；在传感器件模块从中，输入的光场通过前单模光纤（9)进入多模光纤 (10) 中，当悬梁臂（4)形变时，光信号波长发生漂移，漂移后的光信号经过后单模光纤（11) 末端铝薄膜的反射，再次进入光纤链路（3)，通过环形器（2)的作用输出到光谱仪（8)中进 行计算。
2. 如权利要求1所述的一种多模干涉光学集成型加速度计，其特征在于，所述MMI传感 器件（6)通过UV胶附着在悬梁臂⑷上。
【文档编号】G01P15/00GK104483509SQ201410810606
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月23日 优先权日:2014年12月23日
【发明者】肖金标, 官绪冬 申请人:东南大学