一种基于MEMS工艺的腔长可调光纤F-P应变计及成型方法

摘要

本发明公开了一种基于MEMS工艺的腔长可调光纤F-P应变计，属于高精度光纤传感测量领域。所述光纤F-P应变计主要包括F-P应变敏感MEMS芯片和准直扩束光纤；其中，F-P应变敏感MEMS芯片F-P应变敏感MEMS芯片由SOI硅片和玻璃片组成，在SOI硅片的轴向设置有圆孔；SOI硅片通过硅-玻璃阳极键合固定在玻璃片上；准直扩束光纤通过焊料固定在SOI硅片上的圆孔中。所述F-P压力敏感MEMS芯片基于MEMS微加工技术制备，可以实现器件的微型化，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；应变计具有高精细度的F-P干涉谱、可以采用波长信号解调获得高灵敏度和高测量精度而且可以通过波分复用和时分复用实现多只应变计在单芯光纤上的串接。

主权项

一种基于MEMS工艺的腔长可调光纤F‑P应变计，其特征在于：所述光纤F‑P应变计主要包括F‑P应变敏感MEMS芯片(1)和准直扩束光纤(2)；所述F‑P应变敏感MEMS芯片(1)由SOI硅片和玻璃片(3)组成；其中，所述SOI硅片包括顶层硅(5)、中间氧化层(6)和底层硅(7)，且SOI硅片加工有中心孔；所述玻璃片(3)一侧的端面依次沉积有增透膜(8)和钝化层(4)，另一侧的端面沉积有高反膜Ⅰ(9)；所述准直扩束光纤(2)一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)；准直扩束光纤(2)的外径小于SOI硅片轴向上圆孔的半径；整体连接关系：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)一侧的端面；准直扩束光纤(2)通过焊料同轴固定在SOI硅片的中心孔中；SOI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Ⅱ(10)之间的区域为F‑P光学干涉腔；所述增透膜(8)、高反膜Ⅰ(9)和高反膜Ⅱ(10)的中心点位于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。