基于菲涅尔衍射微透镜的光学加速度传感器

摘要

本发明公开了一种基于菲涅尔衍射微透镜的光学加速度传感器，主要由光纤、玻璃基片、菲涅尔衍射微透镜、微反光膜、微质量块、微平面弹簧和外壳等构成。微反光膜与菲涅尔衍射微透镜平行放置，它们之间有微小间隙，微反光膜与菲涅尔衍射微透镜相对的一侧镀有金属反光膜，另外一侧加工出一个敏感加速度的微质量块；微反光膜通过四个平面微弹簧与固定框架相连。用光纤来传光，把光纤的端部固定在菲涅尔衍射微透镜的焦点处。外界的加速度会使微质量块带动微反光膜产生位移，从而使菲涅尔衍射微透镜焦点的光强发生变化，通过检测光纤中光强的变化，就可以检测出加速度。该传感器可用于飞行器控制系统，以及其它许多要求高精度传感和高抗电磁干扰的领域。

主权项

1.一种基于菲涅尔衍射微透镜的光学加速度传感器，该传感器包括一玻璃基片(3)，在玻璃基片(3)的下方设有用于传递光的光纤(1)，玻璃基片(3)的表面上加工有一个菲涅尔衍射微透镜(4)，菲涅尔衍射微透镜(4)上方平行放置有微反光膜(5)，微反光膜(5)和菲涅尔衍射微透镜(4)之间有一个微小的空气间隙，微反光膜(5)的反光面朝向菲涅尔衍射微透镜(4)，微反光膜(5)的另一面上加工有一个敏感加速度的微质量块(6)，微反光膜(5)通过四个平面微弹簧(7)与框架(8)连接，光纤端部(2)重合置于菲涅尔衍射微透镜(4)的焦点处，框架(8)、玻璃基片(3)、光纤(1)都固定在传感器外壳上；其特征在于，所述的菲涅耳衍射微透镜(4)作为聚光和传感元件，菲涅尔衍射微透镜(4)的偶数半波带上镀有一层反光膜，奇数带上保持玻璃的透明性，且半波带的半径满足对传感器的工作波长λ的光从菲涅尔衍射微透镜(4)焦点到相邻半波带的往返光程差为λ/2；从光纤端部(2)发出的波长为λ的光，在菲涅尔衍射微透镜(4)处被反射一部分，另一部分透过菲涅尔衍射微透镜(4)后被微反光膜(5)反射回来再次透过菲涅尔衍射微透镜(4)，光经过菲涅尔衍射微透镜(4)、菲涅尔衍射微透镜(4)和微反光膜(5)之间的空气隙、微反光膜(5)的衍射后，会在菲涅尔衍射微透镜(4)焦点处根据微反光膜(5)位置的不同形成不同的光强值，当传感器响应加速度时，微反光膜(5)相对于菲涅尔衍射微透镜(4)产生位移，从而引起菲涅尔衍射微透镜(4)焦点处光强的变化，通过探测焦点处的光强变化来实现加速度的测量。