双参量传感器及其制造方法、双参量感测系统与流程

本申请涉及传感器技术领域，特别涉及一种双参量传感器及其制造方法、双参量感测系统。

背景技术：

双参量传感器指的是可以测量两种参量的变化量的传感器。温度-应力传感器是一种典型的双参量传感器，其可以测量温度和应力两种参量的变化量，广泛应用于桥梁、隧道、大坝以及机械等领域。

目前，温度-应力传感器包括串联设置的光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器，光纤光栅传感器的出射光的特征波长可以随温度或应力的变化而变化，光纤法珀腔传感器的腔长可以随温度或应力的变化而变化，且光纤法珀腔传感器的腔长的变化可以引起光纤法珀腔传感器的出射光的干涉光谱的变化。在采用该温度-应力传感器测量温度和应力的变化量时，使光线通过光纤光栅传感器射入温度-应力传感器，依次通过光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器，并经由光纤法珀腔传感器反射后，通过光纤光栅传感器从温度-应力传感器射出，然后通过光谱分析仪对温度-应力传感器的出射光进行分析，得到该出射光的特征波长和干涉光谱，根据该出射光的特征波长和干涉光谱确定温度的变化量和应力的变化量。

但是，由于温度-应力传感器的出射光是通过光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器从温度-应力传感器射出的，因此光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器存在交叉敏感(也即是光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器会相互干扰)的问题，导致该温度-应力传感器测量的准确性较低。

技术实现要素：

本申请提供了一种双参量传感器及其制造方法、双参量感测系统，能够使得双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，提高双参量传感器的测量的准确性。本申请的技术方案如下：

第一方面，提供一种双参量传感器，所述双参量传感器包括：

柔性基底以及设置在所述柔性基底上的至少一个传感组件；

所述传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，所述光栅结构设置在所述薄膜晶体管远离所述柔性基底的一侧，所述光栅结构设置在所述第一光波导的出光侧；

所述薄膜晶体管被配置为输出源漏电流，以根据所述源漏电流确定所述双参量传感器的输出电流，根据所述输出电流的变化量确定温度的变化量；

所述第一光波导被配置为将射入所述第一光波导的光线传导至所述光栅结构，所述光栅结构被配置为根据传导至所述光栅结构的光线产生反射光，以根据所述反射光的特征波长的变化量和所述温度的变化量确定应力的变化量。

可选地，所述传感组件还包括：第二光波导，所述第二光波导设置在所述光栅结构远离所述第一光波导的一侧；

所述第二光波导被配置为将通过所述光栅结构射入所述第二光波导的光线传导出所述传感组件。

可选地，所述传感组件包括沿第一方向阵列排布的多个所述薄膜晶体管，所述光栅结构包括与多个所述薄膜晶体管一一对应的多个光栅条，每个所述光栅条设置在相应的所述薄膜晶体管远离所述柔性基底的一侧，所述第一方向与所述第一光波导的光传导方向平行。

可选地，所述光栅结构还包括：设置在所述第一光波导与第一光栅条之间的填充条，设置在所述第二光波导与第二光栅条之间的填充条，以及设置在每相邻的两个光栅条之间的填充条。

可选地，所述传感组件还包括：设置在所述柔性基底与所述第一光波导之间的第一支撑结构，以及设置在所述柔性基底与所述第二光波导之间的第二支撑结构；

所述第一光波导、所述第二光波导以及所述多个光栅条同层设置，且所述第一光波导、所述第二光波导以及所述多个光栅条位于同一平面内。

可选地，所述双参量传感器包括多个所述传感组件，多个所述传感组件沿第二方向阵列排布，所述第二方向与任一所述传感组件的光传播方向垂直。

可选地，所述双参量传感器还包括：设置在所述传感组件远离所述柔性基底的一面的遮光层。

第二方面，提供了一种双参量传感器的制造方法，所述方法包括：

提供一柔性基底；

在所述柔性基底上形成至少一个传感组件，所述传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，所述光栅结构设置在所述薄膜晶体管远离所述柔性基底的一侧，所述光栅结构设置在所述第一光波导的出光侧；

其中，所述薄膜晶体管被配置为输出源漏电流，以根据所述源漏电流确定所述双参量传感器的输出电流，根据所述输出电流的变化量确定温度的变化量；

所述第一光波导被配置为将射入所述第一光波导的光线传导至所述光栅结构，所述光栅结构被配置为根据传导至所述光栅结构的光线产生反射光，以根据所述反射光的特征波长的变化量和所述温度的变化量确定应力的变化量。

可选地，在所述柔性基底上形成传感组件，包括：

在所述柔性基底上形成薄膜晶体管层，所述薄膜晶体管层包括第一支撑结构、第二支撑结构以及沿第一方向阵列排布的多个所述薄膜晶体管；

在形成有所述薄膜晶体管层的柔性基底上形成光传输图形层，所述光传输图形层包括位于所述第一支撑结构远离所述柔性基底的一侧的第一光波导，位于所述第二支撑结构远离所述柔性基底的一侧的第二光波导，以及一一位于多个所述薄膜晶体管远离所述柔性基底的一侧的多个光栅条；

在形成有所述光传输图形层的柔性基底上形成填充层，所述填充层包括设置在所述第一光波导与第一光栅条之间的填充条，设置在所述第二光波导与第二光栅条之间的填充条，以及设置在每相邻的两个光栅条之间的填充条；

其中，所述光栅结构设置在所述第一光波导的出光侧，所述第二光波导设置在所述光栅结构远离所述第一光波导的一侧。

可选地，所述方法还包括：在所述传感组件远离所述柔性基底的一面形成遮光层。

第三方面，提供了一种双参量感测系统，所述双参量感测系统包括：

红外光源、光谱分析仪、至少一个电流检测单元以及至少一个双参量传感器，所述双参量传感器为第一方面或第一方面的任一可选方式所述的双参量传感器，所述至少一个电流检测单元与所述至少一个双参量传感器一一对应，每个所述电流检测单元与相应的所述双参量传感器的各个所述薄膜晶体管连接，所述红外光源和所述光谱分析仪均设置在所述双参量传感器的所述第一光波导远离所述光栅结构的一侧；

所述红外光源被配置为向所述第一光波导发射红外光线；

所述电流检测单元被配置为检测相应的所述双参量传感器的所述薄膜晶体管输出的源漏电流，得到所述双参量传感器的输出电流，以根据所述输出电流的变化量确定温度的变化量；

所述光谱分析仪被配置为对所述光栅结构产生的所述反射光进行处理得到所述反射光的特征波长，以根据所述反射光的特征波长的变化量和所述温度的变化量确定应力的变化量。

可选地，所述双参量感测系统还包括：控制设备，所述光谱分析仪和所述至少一个电流检测单元均与所述控制设备连接，所述控制设备被配置为：

对所述至少一个电流检测单元的输出电流进行提取，得到每个所述双参量传感器的输出电流，根据每个所述双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，每个所述双参量传感器的输出电流为所述双参量传感器中的多个所述薄膜晶体管输出的源漏电流之和；

对所述光谱分析仪处理得到的特征波长进行提取，得到每个所述双参量传感器对应的特征波长，根据每个所述双参量传感器对应的特征波长的变化量和所述双参量传感器的温度的变化量确定应力的变化量，所述双参量传感器对应的特征波长等于所述双参量传感器中的所述光栅结构产生的所述反射光的特征波长。

本申请提供的技术方案带来的有益效果是：

本申请提供的双参量传感器及其制造方法、双参量感测系统，该双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种双参量传感器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种双参量传感器的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的再一种双参量传感器的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种双参量传感器的正视图；

图5是本申请实施例提供的一种a-sitft的源漏电流与温度的关系图；

图6是本申请实施例提供的一种oxidetft的源漏电流与温度的关系图；

图7是本申请实施例提供的一种ltpstft的源漏电流与温度的关系图；

图8是本申请实施例提供的一种双参量传感器的制造方法的方法流程图；

图9是本申请实施例提供的另一种双参量传感器的制造方法的方法流程图；

图10是本申请实施例提供的一种在柔性基底上形成tft层后的示意图；

图11是本申请实施例提供的一种在形成有tft层的柔性基底上形成光传输图形层后的示意图；

图12是本申请实施例提供的一种双参量感测系统的结构示意图；

图13是图12所示的双参量感测系统的部分结构的放大图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

温度-应力传感器是一种典型的双参量传感器，其可以测量温度和应力两种参量的变化量，广泛应用于桥梁、隧道、大坝以及机械等领域。目前，常用的温度-应力传感器包括以下两种：

第一种温度-应力传感器包括相对独立且集成设置的温度传感器和应力传感器，温度传感器用于测量温度的变化量，应力传感器用于测量应力的变化量。但是，由于这种温度-应力传感器由相对独立的传感器组成，其制造成本较高，且在应用于分布式传感系统时效果较差。

第二种温度-应力传感器包括串联设置的光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器，光纤光栅传感器和光纤法珀腔传感器均可以测量温度的变化量和应力的变化量，但是该温度-应力传感器存在交叉敏感的问题，其测量的准确性较低。

本申请实施例提供了一种双参量传感器及其制造方法、双参量感测系统，双参量传感器包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管(英文：thinfilmtransistor；简称：tft)，可以根据tft的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于tft的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关(也即是双参量传感器的输出电流仅与温度的变化量相关)，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

请参考图1，其示出了本申请实施例提供的一种双参量传感器1的结构示意图，该双参量传感器1包括：柔性基底11以及设置在柔性基底11上的至少一个传感组件12(图1中仅示出1个)。

传感组件12包括第一光波导121、光栅结构122和tft123，光栅结构122设置在tft123远离柔性基底11的一侧，且光栅结构122设置在第一光波导121的出光侧(图1中未标出)。

其中，tft123被配置为输出源漏电流，以根据源漏电流确定该双参量传感器1的输出电流，根据该双参量传感器1的输出电流的变化量确定温度的变化量，该tft123输出的源漏电流可以为从tft123的源极传输至tft123的漏极，并从该漏极输出的电流；第一光波导121被配置为将射入第一光波导121的光线a传导至光栅结构122，光栅结构122被配置为根据传导至光栅结构122的光线a产生反射光b，以根据反射光b的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。

综上所述，本申请实施例提供的双参量传感器，该双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

其中，射入双参量传感器1的光线可以为红外光线，也即是，光线a和光线b均可以为红外光线。

进一步地，请参考图2，其示出了本申请实施例提供的另一种双参量传感器1的结构示意图，在图1的基础上，该传感组件12还包括：第二光波导124，第二光波导124设置在光栅结构122远离第一光波导121的一侧。该第二光波导124被配置为将通过光栅结构122射入第二光波导124的光线a1传导出传感组件12。

需要说明的是，如果不设置第二光波导124，光栅结构122远离第一光波导121的一面与外界的交界面为空气交界面，通过第一光波导121和光栅结构122传输至该空气交界面的光线会在该空气交界面处发生反射产生反射光，该反射光会影响光栅结构122产生的反射光的特征波长，从而影响双参量传感器1的测量准确性。本申请实施例通过设置第二光波导124，使得光栅结构122远离第一光波导121的一面与外界的交界面为波导交界面，该波导交界面具有较好的光传输特性，因此通过第一光波导121和光栅结构122传输至该波导交界面的光线a1不会在该波导交界面处发生反射，提高了双参量传感器1测量的准确性。

请继续参考图2，该传感组件12包括沿第一方向x阵列排布的多个tft123(图2中示出了5个)，光栅结构122包括与多个tft123一一对应的多个光栅条1221，每个光栅条1221设置在相应的tft123远离柔性基底11的一侧，换句话来讲，对于相应的tft123和光栅条1221，该tft123和该光栅条1221沿远离柔性基底11的方向叠加，其中，多个tft123构成tft阵列，因此，每个传感组件12包括一个tft阵列。该第一方向x与第一光波导121的光传导方向(图2中未示出)平行。

进一步地，如图2所示，该光栅结构122还包括：设置在第一光波导121与第一光栅条之间的填充条1222，设置在第二光波导124与第二光栅条之间的填充条1222，以及设置在每相邻的两个光栅条1221之间的填充条1222。其中，第一光栅条指的是多个光栅条1221中，距离第一光波导121最近的光栅条，第二光栅条指的是多个光栅条1221中，距离第二光波导124最近的光栅条。

可选地，第一光波导121、第二光波导124和光栅条1221这三者的材料相同，光栅条1221的折射率与填充条1222的折射率不同，以使得光栅条1221和填充条1222能够形成光栅结构122。示例地，第一光波导121、第二光波导124和光栅条1221这三者的材料均可以为sinx(中文：氮化硅)、siox(中文：氧化硅)、al2o3(中文：氧化铝)或sioxnx(中文：氮氧化硅)等无机材料，填充条1222的材料可以为与光栅条1221材料的折射率不同的透明材料，例如，该填充条1222的材料可以为sio2(中文：二氧化硅)。

进一步地，请继续参考图2，该传感组件12还包括：设置在柔性基底11与第一光波导121之间的第一支撑结构125，以及设置在柔性基底11与第二光波导124之间的第二支撑结构126。第一光波导121、第二光波导124以及多个光栅条1221同层设置，且第一光波导121、第二光波导124以及多个光栅条1221位于同一平面内。可选地，第一支撑结构125、第二支撑结构126和tft123这三者同时制造且高度相等。其中，所述高度指的是在垂直于柔性基底11的板面的方向上的尺寸，例如，第一支撑结构125的高度指的是第一支撑结构125在垂直于柔性基底11的板面的方向上的尺寸。

可选地，该tft123可以包括沿远离柔性基底11方向依次设置的栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层(图1和图2中均未示出)，源漏极层包括源极和漏极，源极和漏极分别与有源层搭接，第一支撑结构125可以包括与栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层一一对应的多个支撑膜层(图1和图2中均未示出)，该多个支撑膜层沿远离柔性基底11的方向依次叠加，同理，第二支撑结构126可以包括与栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层一一对应的多个支撑膜层(图1和图2中均未示出)，该多个支撑膜层沿远离柔性基底11的方向依次叠加。其中，tft123可以为非晶硅(英文：amorphoussilicon；简称：a-si)tft、氧化物(英文：oxide)tft或者低温多晶硅(英文：lowtemperaturepoly-silicon；简称：ltps)tft，也即是，有源层可以是a-si有源层、氧化物有源层或ltps有源层。

进一步地，请参考图3，其示出了本申请实施例提供的再一种双参量传感器1的结构示意图，在图2的基础上，该双参量传感器1还包括设置在传感组件12远离柔性基底11的一面的遮光层13，该遮光层13可以对tft123进行遮挡，避免外界光线照射至tft123对tft123的源漏电流产生影响，从而提高双参量传感器1的准确性。

可选地，如图1至图3所示，在本申请实施例中，光栅结构122的周期长度为l，该光栅结构122的周期长度l指的是一个光栅条的宽度和一个填充条的宽度之和。其中，光栅条的宽度指的是光栅条在第一方向x上的尺寸，填充条的宽度指的是填充条在第一方向x上的尺寸。

示例地，请参考图4，其示出了本申请实施例提供的一种双参量传感器1的正视图，该双参量传感器1包括多个传感组件12(图4中示出了4个)，多个传感组件12沿第二方向y阵列排布，该第二方向y与任一传感组件12的光传播方向(图4中未示出)垂直，该任一传感组件12的光传播方向与第一方向x平行。其中，双参量传感器1的灵敏度与传感组件12的数量成正比，因此设置多个传感组件12能够增加双参量传感器1的灵敏度。实际应用中，可以根据双参量传感器1的灵敏度要求，确定传感组件12的数量。

本申请实施例提供的双参量传感器1可以单独测量温度的变化量和应力的变化量，也可以同时测量温度的变化量和应力的变化量。下面结合图2，以单独测量温度的变化量、单独测量应力的变化量，以及同时测量温度的变化量和应力的变化量三种场景对本申请实施例提供的双参量传感器的原理进行说明：

场景一、单独测量温度的变化量的场景。

1、通过测量双参量传感器1的反射光的特征波长的变化量，测量温度的变化量。

如图2所示，光线a表示射入传感组件12的第一光波导121的光线(也即是该双参量传感器1的入射光)，光线b表示传感组件12的光栅结构122产生的反射光(也即是该双参量传感器1的反射光)，根据光栅型光波导原理，当处于宽波段的光线射入光栅结构122时，光栅结构122会产生反射光，反射光的特征波长λ为该反射光的波峰对应的波长，λ＝2nl，n表示光栅结构122的有效折射率，l表示光栅结构122的周期长度。

当温度发生变化时，光栅结构122的有效折射率n发生变化，由于热膨胀效应光栅结构122的周期长度l也会发生变化，从而使得光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)发生变化，则该光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量为：

δλ0＝2×δn×l+2×n×δl+2×δn×δl；

其中，δλ0表示光栅结构122的反射光的特征波长的变化量，δn表示光栅结构122的有效折射率n的变化量，δl表示光栅结构122的周期长度l的变化量，δn以及δl均与温度的变化量δt线性相关，因此，δn＝τ×δt，δl＝α×δt，τ表示光栅结构122的有效折射率n的温度灵敏度系数，α表示光栅结构122的周期长度l的温度灵敏度系数，τ和α均为常数，则将δn＝τ×δt和δl＝α×δt代入δλ0＝2×δn×l+2×n×δl+2×δn×δl中可以得到光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量为：

δλ0＝2×(τ×δt)×l+2×n×(α×δt)+2×(τ×δt)×(α×δt)

＝2×(τ×l+α×n)×δt+2×τ×α×δt²；

由于2×τ×α×δt²的数量级通常为2×(τ×l+α×n)×δt的10^-6倍，因此，2×τ×α×δt²可以忽略不计，则光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量为：

δλ0＝2×(τ×l+α×n)×δt＝σ×δt；

其中，σ＝2×(τ×l+α×n)，σ表示该传感组件12的温度灵敏度系数，光栅结构122的有效折射率n和周期长度l通常为常数，因此σ为常数，由此可知，光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量δλ0与温度的变化量δt线性相关。

双参量传感器1的温度灵敏度系数与双参量传感器1中的传感组件12的数量成正比，例如，双参量传感器1包括a个传感组件12，则该双参量传感器1传感组件12的温度灵敏度系数可以为a×σ，则双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量为：

δλ＝2×(τ×l+α×n)×δt＝a×σ×δt。

在测量温度的变化量时，可以先测量双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ，然后将测量得到的双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量代入δλ＝2×(τ×l+α×n)×δt＝a×σ×δt计算得到温度的变化量δt。

2、通过测量双参量传感器1的输出电流的变化量，测量温度的变化量。

当温度发生变化时，tft的源漏电流发生变化，示例地，请参考图5至图7，图5示出了本申请实施例提供的一种a-sitft的源漏电流与温度的关系图，图6示出了本申请实施例提供的一种oxidetft的源漏电流与温度的关系图，图7示出了本申请实施例提供的一种ltpstft的源漏电流与温度的关系图，在图5至图7中，横轴表示温度，纵轴表示tft的源漏电流，图5至图7均表示在源漏极电压vds＝15v，栅极电压vgate＝15v时tft的源漏电流与温度的关系，图5中，a-sitft的源漏电流i1与温度t1的拟合直线可以为：i1＝0.309t1+15.16，r1²＝0.9985，r1²表示i1与t1的线性度；图6中，oxidetft的源漏电流i2与温度t2的拟合直线可以为：i2＝0.0447t2+8.9666，r2²＝0.9977，r2²表示i2与t2的线性度；图7中，ltpstft的源漏电流i3与温度t3的拟合直线可以为：i3＝0.1426t3+25.775，r3²＝0.9954，r3²表示i3与t3的线性度。由此可知，图5至图7中，三种类型的tft的源漏电流与温度的线性度均大于0.995，因此，可以认为tft的源漏电流的变化量与温度的变化量线性相关。

基于该原理，在本申请实施例中，tft123的源漏电流的变化量与温度的变化量线性相关，由于传感组件12的输出电流通常为传感组件12中的tft123的源漏电流之和，因此，传感组件12的输出电流的变化量与温度的变化量线性相关，该传感组件12的输出电流的变化量可以为：

δi0＝δ×δt；

其中，δi0表示传感组件12的输出电流的变化量，δ表示传感组件12的输出电流的温度灵敏度系数，δ为常数，δt表示温度的变化量。

双参量传感器1的输出电流i的温度灵敏度系数与双参量传感器1中的传感组件12的数量(也即是双参量传感器1中的tft阵列的数量)成正比，例如，双参量传感器1包括b个传感组件12(也即是b个tft阵列)，则该双参量传感器1的输出电流i的温度灵敏度系数可以为b×δ，则双参量传感器1的输出电流i的变化量可以为：

δi＝b×δ×δt。

在测量温度的变化量时，可以先测量双参量传感器1的输出电流i的变化量δi，然后将测量得到双参量传感器1的输出电流i的变化量δi代入δi＝b×δ×δt计算得到温度的变化量δt。

需要说明的是，传感组件12的输出电流指的是该传感组件12中的所有tft123的源漏电流之和，该双参量传感器1的输出电流i指的是双参量传感器1中的所有tft123的源漏电流之和。由于一个tft的源漏电流较小，当温度发生变化时，一个tft的源漏电流的变化可能会不明显，而多个tft的源漏电流之和的变化量较为明显，因此，通过测量双参量传感器1的输出电流i的变化量δi确定温度的变化量的过程较为简便。

场景二、单独测量应力的变化量的场景(通过测量双参量传感器1的反射光的特征波长的变化量，测量应力的变化量)。

请继续参考上述图2，光线a表示射入传感组件12的第一光波导121的光线(也即是该双参量传感器1的入射光)，光线b表示传感组件12的光栅结构122产生的反射光(也即是该双参量传感器1的反射光)，根据光栅型光波导原理，当处于宽波段的光线射入光栅结构122时，光栅结构122会产生反射光，反射光的特征波长λ为该反射光的波峰对应的波长，λ＝2nl，n表示光栅结构122的有效折射率，l表示光栅结构122的周期长度。

当应力发生变化时，光栅结构122的周期长度l会发生变化，从而使得光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)发生变化，则该光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量为：

δλ0＝2×n×δl；

其中，δλ0表示光栅结构122的反射光的特征波长的变化量，δl表示光栅结构122的周期长度l的变化量，δl与应力的变化量ε线性相关，因此，δl＝β×ε，β表示光栅结构122的周期长度l的应力灵敏度系数，β为常数，β值与柔性基底11的杨氏模量有关，则将δl＝β×ε代入δλ0＝2×n×δl中可以得到光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量为：

δλ0＝2×n×(β×ε)＝ξ×ε；

其中，ξ＝2×n×β，ξ表示该传感组件12的应力灵敏度系数，光栅结构122的有效折射率n通常为常数，因此ξ为常数，由此可知，光栅结构122的反射光的特征波长λ(也即是传感组件12的反射光的特征波长)的变化量与应力的变化量ε线性相关。

双参量传感器1的应力灵敏度系数与双参量传感器1中的传感组件12的数量成正比，例如，双参量传感器1包括a个传感组件12，则该双参量传感器1传感组件12的应力灵敏度系数可以为a×ξ，则双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ为：

δλ＝2×n×(β×ε)＝a×ξ×ε。

在测量应力的变化量时，可以先测量双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ，然后将测量得到双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ代入δλ＝2×n×(β×ε)＝a×ξ×ε计算得到应力的变化量ε。

场景三、同时测量温度的变化量和应力的变化量的场景(通过测量双参量传感器1的输出电流的变化量和双参量传感器1的反射光的特征波长的变化量，根据双参量传感器1的灵敏度矩阵计算温度的变化量和应力的变化量)。

由上述描述可知，双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ与温度的变化量δt的关系，双参量传感器1的输出电流i的变化量δi与温度的变化量δt的关系，以及，双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ与应力的变化量ε的关系分别为：

δλ＝a×σ×δt；

δi＝b×δ×δt；

δλ＝a×ξ×ε；

则当温度发生变化时，双参量传感器1的输出电流i会发生变化，该双参量传感器1的输出电流i的变化量δi为：

δi＝b×δ×δt；

当温度发生变化时，双参量传感器1的反射光的特征波长λ发生变化，当应力发生变化时，双参量传感器1的反射光的特征波长λ发生变化，则当温度和应力均发生变化时，该双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ为：

δλ＝a×σ×δt+a×ξ×ε；

综合上述δi＝b×δ×δt和δλ＝a×σ×δt+a×ξ×ε可以得到该双参量传感器1的灵敏度矩阵为：

在同时测量温度的变化量和应力的变化量时，可以分别测量双参量传感器1的输出电流i的变化量δi和双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ，将双参量传感器1的输出电流i的变化量δi和双参量传感器1的反射光的特征波长λ的变化量δλ代入上述灵敏度矩阵计算得到温度的变化量δt和应力的变化量ε。

本申请实施例提供的双参量传感器1，可以根据tft123的源漏电流确定双参量传感器1的输出电流，根据该双参量传感器1的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导121传导至光栅结构122的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量，由于tft123的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关(也即是双参量传感器的输出电流的变化量仅与温度的变化量相关)，因此，该双参量传感器1测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器1的测量的准确性较高。由于本申请实施例提供的双参量传感器1可以同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量，因此，与采用相对独立且集成设置的温度传感器和应力传感器测量温度和应力两种参量的变化量的方案相比，可以降低双参量传感器的制造成本，本申请实施例提供的双参量传感器在应用于分布式传感系统时效果较好。

综上所述，本申请实施例提供的双参量传感器，该双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

本申请实施例提供的双参量传感器可以应用于下文的方法，本申请实施例中双参量传感器的制造方法和制造原理可以参见下文各实施例中的描述。

请参考图8，其示出了本申请实施例提供的一种双参量传感器的制造方法的方法流程图，该双参量传感器的制造方法可以用于制造图1至图4任一所示的双参量传感器1，参见图8，该双参量传感器的制造方法包括如下步骤：

步骤801、提供一柔性基底。

步骤802、在柔性基底上形成至少一个传感组件，传感组件包括第一光波导、光栅结构和tft，光栅结构设置在tft远离柔性基底的一侧，光栅结构设置在第一光波导的出光侧。

其中，tft被配置为输出源漏电流，以根据源漏电流的变化量确定双参量传感器的输出电流，根据输出电流的变化量确定温度的变化量；

第一光波导被配置为将射入第一光波导的光线传导至光栅结构，光栅结构被配置为根据传导至光栅结构的光线产生反射光，以根据反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。

综上所述，本申请实施例提供的双参量传感器的制造方法，该方法制造的双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

可选地，步骤802包括：

在柔性基底上形成tft层，tft层包括第一支撑结构、第二支撑结构以及沿第一方向阵列排布的多个tft；

在形成有tft层的柔性基底上形成光传输图形层，光传输图形层包括位于第一支撑结构远离柔性基底的一侧的第一光波导，位于第二支撑结构远离柔性基底的一侧的第二光波导，以及一一位于多个tft远离柔性基底的一侧的多个光栅条；

在形成有光传输图形层的柔性基底上形成填充层，填充层包括设置在第一光波导与第一光栅条之间的填充条，设置在第二光波导与第二光栅条之间的填充条，以及设置在每相邻的两个光栅条之间的填充条；

其中，光栅结构设置在第一光波导的出光侧，第二光波导设置在光栅结构远离第一光波导的一侧。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

请参考图9，其示出了本申请实施例提供的另一种双参量传感器的制造方法的方法流程图，本申请实施例以制造图3所示的双参量传感器1为例进行说明。参见图9，该双参量传感器的制造方法包括如下步骤：

步骤901、提供一柔性基底。

可选地，可以先提供一刚性衬底基板，然后在刚性衬底基板上形成柔性基底，以提供柔性基底。

其中，该刚性衬底基板可以为透明基板，例如，刚性衬底基板可以为采用玻璃、石英或者透明树脂等具有一定坚固性的导光且非金属材料制成的硬质基板，柔性基底的材料可以为聚酰亚胺(英文：polyimide；简称：pi)等柔性材料。

可选地，可以在刚性衬底基板上涂覆一层pi溶液，并对pi溶液进行干燥处理，以形成柔性基底。

步骤902、在柔性基底上形成tft层，tft层包括第一支撑结构、第二支撑结构以及沿第一方向阵列排布的多个tft。

请参考图10，其示出了本申请实施例提供的一种在柔性基底11上形成tft层后的示意图，参见图10，tft层包括第一支撑结构125、第二支撑结构126以及沿第一方向x阵列排布的多个tft123，多个tft123构成tft阵列，多个tft123的高度相等，且第一支撑结构125、第二支撑结构126和tft123这三者的高度相等(也即是tft层的各个位置的厚度相等)。

可选地，tft123包括沿远离柔性基底11方向依次设置的栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层(图10中均未示出)，源漏极层包括源极和漏极，源极和漏极分别与有源层搭接；第一支撑结构125可以包括与栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层一一对应的多个支撑膜层(图10中均未示出)，该多个支撑膜层沿远离柔性基底11的方向依次叠加，同理，第二支撑结构126可以包括与栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层一一对应的多个支撑膜层(图10中均未示出)，该多个支撑膜层沿远离柔性基底11的方向依次叠加。本申请实施例中，在柔性基底11上形成tft可以包括以下步骤：

步骤(1)、通过化学气相沉积(英文：chemicalvapordeposition；简称：cvd)、涂敷或者溅射等方式在柔性基底11上形成栅极材质层，通过一次构图工艺对栅极材质层进行处理得到栅极。

步骤(2)、通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有栅极的柔性基底11上形成绝缘材质层，通过一次构图工艺对绝缘材质层进行处理得到栅绝缘层。

步骤(3)、通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有栅绝缘层的柔性基底11上形成有源层材质层，通过一次构图工艺对有源层材质层进行处理得到有源层。

步骤(4)、通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有源层的柔性基底11上形成绝缘材质层，通过一次构图工艺对绝缘材质层进行处理得到层间介质层。

步骤(5)、通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成层间介质层的柔性基底11上形成导电材质层，通过一次构图工艺对导电材质层进行处理得到源漏极层。

需要说明的是，在制造上述栅极、栅绝缘层、有源层、层间介质层和源漏极层的过程中，可以形成第一支撑结构125和第二支撑结构126中相应的支撑膜层，因此在制造tft123的过程中，可以实现第一支撑结构125和第二支撑结构126的制造，这样一来，可以简化该双参量传感器1的制造过程。

步骤903、在形成有tft层的柔性基底上形成光传输图形层，光传输图形层包括位于第一支撑结构远离柔性基底的一侧的第一光波导，位于第二支撑结构远离柔性基底的一侧的第二光波导，以及一一位于多个tft远离柔性基底的一侧的多个光栅条。

请参考图11，其示出了本申请实施例提供的一种在形成有tft层的柔性基底上形成光传输图形层后的示意图，参见图11，第一光波导121、第二光波导124以及多个光栅条1221同层设置，且第一光波导121、第二光波导124以及多个光栅条1221位于同一平面内。其中，第一光波导121、第二光波导124和光栅条1221这三者的材料相同。示例地，该第一光波导121、第二光波导124和光栅条1221这三者的材料均可以为sinx、siox、al2o3或sioxnx等无机材料。

示例地，可以通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有tft层的柔性基底11上形成sinx材质层，通过一次构图工艺对sinx材质层进行处理得到第一光波导121、第二光波导124以及光栅条1221。

步骤904、在形成有光传输图形层的柔性基底上形成填充层，填充层包括设置在第一光波导与第一光栅条之间的填充条，设置在第二光波导与第二光栅条之间的填充条，以及设置在每相邻的两个光栅条之间的填充条。

在形成有光传输图形层的柔性基底11上形成填充层后的示意图可以参考图2，如图2所示，填充层包括设置在第一光波导121与第一光栅条之间的填充条1222，设置在第二光波导124与第二光栅条之间的填充条1222，以及设置在每相邻的两个光栅条1221之间的填充条1222。其中，多个光栅条1221，设置在第一光波导121与第一光栅条之间的填充条1222，设置在第二光波导124与第二光栅条之间的填充条1222，以及设置在每相邻的两个光栅条1221之间的填充条1222构成光栅结构122，光栅结构122位于第一光波导121的出光侧，第二光波导124位于光栅结构122远离第一光波导121的一侧(也即是，光栅结构122位于第一光波导121的出光侧与第二光波导124的入光侧之间)。

其中，填充条1222的折射率与光栅条1221的折射率不同，填充条1222的材料可以为与光栅条1221材料的折射率不同的透明材料，例如，该填充条1222的材料可以为sio2。示例地，可以通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有光传输图形层的柔性基底11上形成sio2材质层，通过一次构图工艺对sio2材质层进行处理得到填充条1222。

需要说明的是，如图10和图11所示，由于在步骤902形成的tft层中，相邻的两个tft之间以及tft与支撑结构之间均具有一定空隙，因此在该步骤904中形成填充条时，也会在相邻的两个tft之间以及tft与支撑结构之间形成填充条，本申请实施例在此不再赘述。

步骤905、在形成有填充层的柔性基底上形成遮光层。

在形成有填充层的柔性基底11上形成遮光层13后的示意图可以参考上述图3。示例地，可以通过cvd、涂敷或者溅射等方式在形成有填充层的柔性基底11上形成一层遮光材料作为遮光层13，该遮光材料可以是黑色树脂或者金属材料。其中，该遮光层13可以对tft123进行遮挡，避免外界光线照射至tft123对tft123的源漏电流产生影响，从而提高双参量传感器1的准确性。

需要说明的是，本申请实施例提供的双参量传感器的制造方法中，所涉及的一次构图工艺包括光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离，通过一次构图工艺对材质层(例如sio2材质层)进行处理得到相应的结构(例如填充条1222)包括：在材质层(例如sio2材质层)上涂覆一层光刻胶形成光刻胶层，采用掩膜版对光刻胶层进行曝光，使得光刻胶层形成完全曝光区和非曝光区，之后采用显影工艺处理，使完全曝光区的光刻胶被完全去除，非曝光区的光刻胶全部保留，采用刻蚀工艺对材质层(例如sio2材质层)上完全曝光区对应的区域进行刻蚀，最后剥离非曝光区的光刻胶得到相应的结构(例如填充条1222)。这里是以光刻胶为正性光刻胶为例进行说明的，当光刻胶为负性光刻胶时，一次构图工艺的过程可以参考本段的描述，本申请实施例在此不再赘述。

还需要说明的是，本申请实施例提供的双参量传感器的制造方法步骤的先后顺序可以进行适当调整，步骤也可以根据情况进行相应增减，例如，在步骤905之后，还可以利用薄膜封装技术对双参量传感器进行封装，最后剥离刚性衬底基板，形成基于柔性基底的双参量传感器，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化的方法，都应涵盖在本申请的保护范围之内，因此不再赘述。

综上所述，本申请实施例提供的双参量传感器的制造方法，该方法制造的双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

请参考图12，其示出了本申请实施例提供的一种双参量感测系统的结构示意图，该双参量感测系统包括：至少一个双参量传感器1(图12中仅示出3个)、红外光源2、光谱分析仪3以及至少一个电流检测单元4(图12中仅示出3个)，该至少一个电流检测单元4与至少一个双参量传感器1一一对应，每个双参量传感器1可以为图1至图4任一所示的双参量传感器1，每个电流检测单元4与相应的双参量传感器1的各个tft(图12中未示出)连接。请参考图13，其示出了图12所示的双参量感测系统的区域d的放大图，参见图13并结合图12，红外光源2和光谱分析仪3均设置在双参量传感器1的第一光波导121远离光栅结构(图13中未示出)的一侧，换句话来讲，对于每个双参量传感器1而言，在该双参量传感器1中，第一光波导121相对于第二光波导124靠近红外光源2和光谱分析仪3，第二光波导124相对于第一光波导121远离红外光源2和光谱分析仪3。

其中，红外光源2被配置为向第一光波导121发射红外光线，红外光源2发出的红外光线对tft的影响较小，使得tft不易产生光生载流子(光生载流子指的是在光线的照射下产生的载流子)，从而减小了红外光源2发出的光线对tft的源漏电流的影响，提高了双参量感测系统测量的准确性。

在每个双参量传感器1中，第一光波导121被配置为将射入第一光波导121的光线传导至光栅结构，光栅结构被配置为根据传导至该光栅结构的光线产生反射光，tft被配置为输出源漏电流。

电流检测单元4被配置为检测相应的双参量传感器1的tft输出的源漏电流，得到该双参量传感器1的输出电流，以根据该双参量传感器1的输出电流的变化量确定温度的变化量。光谱分析仪3被配置为对每个光栅结构产生的反射光进行处理得到该反射光的特征波长，以根据该反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。

可选地，如图12和图13所示，该双参量感测系统还包括：栅极驱动电路5和源极驱动电路6，栅极驱动电路5与各个双参量传感器1的tft的栅极连接，源极驱动电路6与各个双参量传感器1的tft的源极连接，每个电流检测单元4与相应的双参量传感器1的各个tft的漏极连接。示例地，如图13所示，栅极驱动电路5通过栅极信号线1231与tft的栅极连接，源极驱动电路6通过源极信号线1232与tft的源极连接，每个电流检测单元4通过漏极信号线1233与相应的双参量传感器1的各个tft的漏极连接。其中，栅极驱动电路5可以向栅极输入高频率周期性高低电平电压，例如，该高电平电压可以为15v(中文：伏特)，低电平电压可以为0v，源极驱动电路6可以向源极输入直流电压，该直流电压大于或者等于15v。

可选地，如图12所示，多个双参量传感器1串联，多个双参量传感器1共用红外光源2、光谱分析仪3、栅极驱动电路5和源极驱动电路6，电流检测单元4与各个双参量传感器1一一对应连接，以防止各个双参量传感器1的输出电流的测量结果互相干扰。

进一步地，请继续参考图12，该双参量感测系统还包括：控制设备7，红外光源2、光谱分析仪3、至少一个电流检测单元4、栅极驱动电路5以及源极驱动电路6均与控制设备7连接。

其中，该控制设备7被配置为：对至少一个电流检测单元4的输出电流进行提取，得到每个双参量传感器1的输出电流，根据每个双参量传感器1的输出电流的变化量确定温度的变化量，每个双参量传感器1的输出电流为双参量传感器1中的多个tft输出的源漏电流之和。

可选地，由于每个电流检测单元4与控制设备7连接，因此，每个电流检测单元4可以向控制设备7传输相应的双参量传感器1的输出电流，控制设备7通过接收每个电流检测单元4传输的双参量传感器1的输出电流，得到相应的双参量传感器1的输出电流，从而实现对至少一个电流检测单元4的输出电流的提取。

其中，该控制设备7还被配置为：对光谱分析仪3处理得到的各个双参量传感器1的特征波长进行提取，得到每个双参量传感器1对应的特征波长，根据每个双参量传感器1对应的特征波长的变化量和双参量传感器的温度的变化量确定应力的变化量，该双参量传感器1对应的特征波长等于双参量传感器1中的光栅结构产生的反射光的特征波长。

可选地，不同的双参量传感器1中的光栅结构的周期长度可以不同，因此，不同的双参量传感器1对应的特征波长(也即是双参量传感器1的反射光的特征波长)不同，且不同的双参量传感器1的反射光到达光谱分析仪3的时间不同，因此，控制设备7可以根据各个双参量传感器1对应的特征波长的差异以及各个双参量传感器1的反射光到达光谱分析仪3的时间的差异对各个双参量传感器1的特征波长进行解调，得到每个双参量传感器1对应的特征波长。可选地，控制设备7可以通过软件方式对各个双参量传感器1的特征波长进行解调。

其中，控制设备根据每个双参量传感器1的输出电流的变化量确定温度的变化量，以及，根据每个双参量传感器1对应的特征波长的变化量和双参量传感器的温度的变化量确定应力的变化量可以参考上述实施例的描述，本申请实施例在此不再赘述。

可选地，该控制设备7还可以被配置为：控制栅极驱动电路5向栅极输入高频率周期性高低电平电压，以及控制红外光源2、光谱分析仪3、至少一个电流检测单元4、栅极驱动电路5和源极驱动电路6的开关。

本申请实施例提供的双参量感测系统，可以通过多个串联设置的双参量传感器1集成为分布式传感系统，且各个双参量传感器1之间不会相互干扰，具有较好的分布效果。

综上所述，本申请实施例提供的双参量感测系统中，双参量传感器包括至少一个传感组件，该传感组件包括第一光波导、光栅结构和薄膜晶体管，在同时对温度和应力两种参量的变化量进行测量时，可以根据薄膜晶体管的源漏电流确定双参量传感器的输出电流，根据该双参量传感器的输出电流的变化量确定温度的变化量，根据通过第一光波导传导至光栅结构的光线产生的反射光的特征波长的变化量和温度的变化量确定应力的变化量。由于薄膜晶体管的源漏电流的变化量仅与温度的变化量相关，因此，该双参量传感器测量温度的变化量和应力的变化量的过程不会互相影响，该双参量传感器的测量的准确性较高。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的双参量感测系统中的双参量传感器的结构以及测量原理均可以参考前述实施例，本申请实施例在此不做赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。