專利名稱：微型非本征法布里-珀羅型光纖壓力傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器，特別是涉及一種光纖濕法腐蝕的工藝技術(shù)，采用濕法腐蝕工藝在光纖端面制作凹腔，通過熔接技術(shù)熔接一段光纖，形成微型壓力傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有非本征型法布里-珀羅(FP)干涉儀主要是用來測量應(yīng)變，它是由置于石英毛細(xì)管中的兩段切割好的光纖端面和中間的空氣隙組成諧振腔而成。這類傳感器在FP腔長控制和光纖固定方面存在很多問題。圖l是其基本結(jié)構(gòu)。
目前在微型傳感器的制作技術(shù)方面，徽機(jī)電系統(tǒng)(Micro ElectronMechanical System MEMS)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，它是將機(jī)械元件、傳感器、執(zhí)行器件和電子元件通過徼加工技術(shù)集成在一塊微基版上，具有小型化、集成化的特點(diǎn)。然而，雖然基于MEMS工藝的微型傳感器能滿足大量生產(chǎn)的要求，但是制作過程非常復(fù)雜，而且需要昂貴的半導(dǎo)體設(shè)備與裝置。圖2是它的一種典型結(jié)構(gòu)。采用光刻技術(shù)與氫氟酸緩沖溶液(BHF)腐蝕法在光纖末端制作凹腔，然后再用陽極鍵合法將硅敏感膜鍵合在光纖末端，光纖末端與硅片形成FP腔的兩個反射面。這種制作過程需要高精度的掩膜，對光刻機(jī)的要求也比較高，另外通過陽極鍵合硅和光纖，需要特種的硼硅酸鹽光纖，光纖的固定也比較困難
發(fā)明內(nèi)容
'
本發(fā)明即是基于上述現(xiàn)狀進(jìn)行的，目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提
3供一種制作方便、廉價的徼型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器。同時， 提供該傳感器的制作方法。
本發(fā)明一種微型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器，由一根單模光纖和 一根多模光纖構(gòu)成，其特征是所述單模光纖和多模光纖均為裸光纖，多模光纖 的一個端面帶有凹腔，多模光纖帶凹腔的端面與單模光纖的一個端面熔接形成 FP腔。
本發(fā)明微型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器，其制備工藝步驟如
下
1、 將一段單模光纖用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光該 端面；
2、 將一段多模光纖用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光該 端面；
3、 配備HF酸緩沖溶液，質(zhì)量比為HF :肌F : H20=3:6:10;
4、 將研磨后的多模光纖的端面插入HF酸緩沖溶液中，在光纖的端面腐蝕 形成凹腔；
5、 將多模光纖帶有凹腔的端面與單模光纖研磨拋光的端面用光纖熔接機(jī)進(jìn) 行光纖熔接，形成法珀腔結(jié)構(gòu)； '
6、 用光纖切割刀切割多模光纖至所需薄膜厚度。
從上述的傳感器加工步驟可看出，多模光纖的凹腔底面和單模光纖的端面 形成了FP腔，光經(jīng)過光纖直接進(jìn)入FP腔，避免了其他介質(zhì)對光路的影響；傳
感器制作過程中所需要的材料為普通的單模、多模光纖，價格便宜。FP腔的腔 長根據(jù)腐蝕速率，控制腐蝕時間，可控制在50微米左右。整個制作過程僅采用 切割、腐蝕、熔接的方法，傳感器機(jī)械性能高，制作簡單。因此，借助本發(fā)明 可以實(shí)現(xiàn)制作簡便，精度高，靈敏度高，可靠性好的光纖壓力.傳感器。


圖1是非本征型法布里-珀羅干涉儀的示意圖； 圖2是現(xiàn)有光纖壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明微型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是傳感器加工制作的主要工藝流程圖，-
圖5是膜厚為6微米，腔長為51503. 06納米的傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖3 —種微型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器，由一根單模光纖1 和一根多模光纖2構(gòu)成，所述單模光纖1和多模光纖2均為裸光纖(即為纖芯加
包層)，多模光纖的一個端面有用濕法腐蝕工藝腐蝕的凹腔4，多模光纖帶凹腔 的端面與單模光纖的一個端面熔接形成FP腔。
如圖4所示，該非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器的制備工藝步驟如
下
1、 將一段單模光纖l用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光 該端面； .
2、 將一段多模光纖2用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光 該端面；
3、 配備HF酸緩沖溶液，質(zhì)量比為HF :歸:H20=3:6:10，朋4F可以減緩 HF酸的腐蝕速率，使腐蝕的凹腔底面平整；
4、 將研磨后的多模光纖的端面插入HF酸緩沖溶液中，多模光纖纖芯摻鍺 比包層多，纖芯在HF酸緩沖溶液中腐蝕速率比包層快，在光纖的端面形成凹腔 4(包層和纖芯做作為凹腔的底，包層作為敏感膜的支撐壁)。凹腔的深度在50徽5、 將多模光纖帶有凹腔的端面與單模光纖研磨拋光的端面用光纖熔接機(jī)進(jìn) 行光纖熔接，形成法珀腔結(jié)構(gòu)；
6、 用光纖切割刀切割多模光纖至所需薄膜3厚度，薄膜厚度(保留的纖芯 厚度)在6微米左右；
7、 用光纖接續(xù)子封裝所形成的法珀傳感器，光纖接續(xù)子下殼體設(shè)有容置光 纖的光纖槽，將光纖法珀傳感器放入光纖槽，用設(shè)置在殼體兩側(cè)的夾緊結(jié)構(gòu)夾 緊上、下殼體，從而完成傳感器的制作。
權(quán)利要求
1、一種微型非本征法布里-珀羅型光纖壓力傳感器，由一根單模光纖和一根多模光纖構(gòu)成，其特征是所述單模光纖和多模光纖均為裸光纖，多模光纖的一個端面帶有凹腔，多模光纖帶凹腔的端面與單模光纖的一個端面熔接形成FP腔。
2、 一種權(quán)利要求1所述的微型非本征法布里一珀羅型光纖壓力傳感器的制作方法，其步驟是a、 將一段單模光纖用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光該端面；b、 將一段多模光纖用光纖切割刀切出平端面，并用光纖研磨機(jī)研磨拋光該端面；c、 將研磨后的多模光纖的端面插入HF酸緩沖溶液中，在光纖的端面腐蝕形成凹腔；所述HF酸緩沖溶液，質(zhì)量比為HF : NH4F : H20=3:6:10;d、 將多模光纖帶有凹腔的端面與單模光纖研磨拋光的端面用光纖熔接機(jī)進(jìn)行光纖熔接，形成法珀腔結(jié)構(gòu)；e、 用光纖切割刀切割多模光纖至所需薄膜厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型非本征法布里-珀羅型光纖壓力傳感器，由單模光纖和多模光纖構(gòu)成，多模光纖帶凹腔的端面與單模光纖的一個端面熔接形成FP腔。其制作步驟是將兩光纖切出平端面并研磨拋光；將研磨后的多模光纖的端面插入HF酸緩沖溶液中腐蝕形成凹腔，在與單模光纖研磨拋光的端面熔接，形成法珀腔結(jié)構(gòu)；切割多模光纖至所需薄膜厚度。本發(fā)明由多模光纖的凹腔底面和單模光纖的端面構(gòu)成FP腔，光經(jīng)過光纖直接進(jìn)入FP腔，避免了其他介質(zhì)對光路的影響；傳感器制作材料為普通的單模、多模光纖，價格便宜。制作過程僅采用切割、腐蝕、熔接的方法，傳感器機(jī)械性能高，制作簡單。因此，借助本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)制作簡便，精度高，靈敏度高，可靠性好的光纖壓力傳感器。
文檔編號G01B11/16GK101655353SQ200910031998
公開日2010年2月24日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者楊春弟, 鳴 王, 葛益嫻, 閆海濤 申請人:南京師范大學(xué)