一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)，包括ASE寬帶光源、環(huán)形器、光纖鏈路、待測(cè)模塊、傳感器件模塊和光譜儀；從ASE寬帶光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入光纖鏈路，通過光纖鏈路進(jìn)入傳感器件模塊；在傳感器件模塊從中，輸入的光場(chǎng)通過前單模光纖進(jìn)入多模光纖中，當(dāng)懸梁臂形變時(shí)，光信號(hào)波長(zhǎng)發(fā)生漂移，漂移后的光信號(hào)經(jīng)過后單模光纖末端附著的鋁薄膜反射再次進(jìn)入光纖鏈路，通過環(huán)形器的作用輸出到光譜儀中進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；靈敏度高，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光纖有Pe＝0.22，ν＝0.17，基于此種材料制作的FBG傳感器，它的軸向靈敏度系數(shù)為1-Pe＝0.78，而本文提出的加速度計(jì)的靈敏度系數(shù)為1.56，在數(shù)值上是FBG傳感器靈敏度的2倍；便于集成，拓展了器件的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)。

【背景技術(shù)】
[0002] 加速度計(jì)作為一種重要的測(cè)量?jī)x器，在當(dāng)前科學(xué)研宄、生產(chǎn)制造等方面有著廣泛 的應(yīng)用。與傳統(tǒng)的加速度計(jì)相比較，光學(xué)加速度計(jì)具有重量輕、易于鋪設(shè)、不受電磁干擾等 優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)加速度計(jì)是光纖傳感、光學(xué)測(cè)量及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)元件，用以實(shí)現(xiàn)加速度測(cè) 量、振動(dòng)傳感、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等功能。
[0003] 光學(xué)加速度計(jì)主要有干涉儀型、布拉格光柵型、諧振腔型、多模干涉型等種類。干 涉儀型光學(xué)加速度計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布拉格光柵型光學(xué)加速度計(jì)容易受到外界溫度變化影響， 諧振腔型光學(xué)加速度計(jì)制作過程復(fù)雜。以上三種光學(xué)加速度計(jì)均為分立元件，不易于與其 它元件實(shí)現(xiàn)集成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多模干涉光學(xué)集成型加速 度計(jì)，通過附著在懸臂梁上的MMI傳感器，獲得加速度數(shù)據(jù)，經(jīng)過光學(xué)器件的光場(chǎng)最終通過 光譜儀獲得數(shù)據(jù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中光學(xué)器件不易集成的問題。
[0005] 技術(shù)方案：一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)，其特征在于，包括ASE寬帶光源、 環(huán)形器、光纖鏈路、待測(cè)模塊、傳感器件模塊和光譜儀；
[0006]ASE寬帶光源輸出連接環(huán)形器，環(huán)形器輸出連接光纖鏈路和光譜儀；光纖鏈路連 接傳感器件模塊；
[0007] 所述傳感器件模塊包括襯底和附著在懸梁臂上的MMI傳感元件，懸梁臂一端固定 在襯底上，另一端連接待測(cè)模塊；所述MMI傳感元件由前單模光纖、一個(gè)多模光纖和后單模 光纖組成；所述多模光纖位于兩個(gè)單模光纖之間；
[0008] 從ASE寬帶光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入光纖鏈路，通過光纖鏈路進(jìn)入傳感 器件模塊；在傳感器件模塊從中，輸入的光場(chǎng)通過前單模光纖進(jìn)入多模光纖中，當(dāng)懸梁臂形 變時(shí)，光信號(hào)波長(zhǎng)發(fā)生漂移，漂移后的光信號(hào)經(jīng)過后單模光纖末端鋁薄膜反射，再次進(jìn)入光 纖鏈路，通過環(huán)形器的作用輸出到光譜儀中進(jìn)行計(jì)算。后單模光纖末端鍍鋁薄膜反射率高， 能夠很好的將偏移后的光場(chǎng)反射入光纖鏈路。
[0009] 進(jìn)一步的，MMI傳感器件通過UV膠附著在懸梁臂上。對(duì)環(huán)境空氣無污染、無溶劑， 可燃性低，且固化速度快，幾秒至幾十秒即可完成固化，有利于自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率。
[0010] 有益效果：本發(fā)明的有益效果是，器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；靈敏度高，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光纖有Pe= 0. 22，V= 〇. 17,基于此種材料制作的FBG傳感器，它的軸向靈敏度系數(shù)為I-Pe= 0. 78， 而本文提出的加速度計(jì)的靈敏度系數(shù)為1. 56,在數(shù)值上是FBG傳感器靈敏度的2倍；便于 集成，拓展了器件的應(yīng)用領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是多模干涉光學(xué)集成加速度計(jì)實(shí)例的結(jié)構(gòu)圖；
[0012] 圖2是傳感器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0013] 圖3是麗I傳感元件結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖4是懸梁臂軸向受力分析圖；
[0015] 圖5是懸梁臂橫向受力分析圖；
[0016] 圖6是用彎矩圖法求懸梁臂形變示意圖；
[0017] 圖中，ASE寬帶光源1、環(huán)形器2、光纖鏈路3、懸梁臂4、待測(cè)質(zhì)量塊5、MMI傳感元 件6、襯底7、光譜儀8、前單模光纖9、多模光纖10、后單模光纖11。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0019] -種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)，其特征在于，包括ASE寬帶光源1、環(huán)形器2、 光纖鏈路3、待測(cè)模塊5、傳感器件模塊和光譜儀8;
[0020] ASE寬帶光源1輸出連接環(huán)形器2,環(huán)形器2輸出連接光纖鏈路3和光譜儀8 ;光 纖鏈路3連接傳感器件模塊；
[0021] 所述傳感器件模塊包括襯底7和附著在懸梁臂4上的MMI傳感元件6,懸梁臂4 一 端固定在襯底7上，另一端連接待測(cè)模塊5;所述MMI傳感元件6由前單模光纖9、一個(gè)多模 光纖10和后單模光纖11組成；所述多模光纖位于兩個(gè)單模光纖之間；如圖2所示，MMI傳 感元件6通過UV膠附著在懸梁臂4上。如圖3所示，多模光纖10長(zhǎng)為L(zhǎng)，與前單模光纖9 和后單模光纖11拼接。兩個(gè)單模光纖完全相同，后單模光纖11的末端包括鍍鋁薄膜，用于 反射。
[0022] 從ASE寬帶光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器2進(jìn)入光纖鏈路3,通過光纖鏈路3進(jìn)入 傳感器件模塊；在傳感器件模塊從中，輸入的光場(chǎng)通過前單模光纖9進(jìn)入多模光纖10中，當(dāng) 懸梁臂4形變時(shí)，光信號(hào)波長(zhǎng)發(fā)生漂移，漂移后的光信號(hào)經(jīng)過后單模光纖11末端鋁薄膜反 射，再次進(jìn)入光纖鏈路3,通過環(huán)形器2的作用輸出到光譜儀8中進(jìn)行計(jì)算。
[0023] 從ASE寬帶光源發(fā)出的光信號(hào)通過光纖到達(dá)傳感器件，從單模光纖輸入的光場(chǎng)進(jìn) 入到多模光纖中時(shí)，由多模干涉原理可知，多模光纖中的高階模就會(huì)激發(fā)而發(fā)生干涉并向 前傳輸，并且高階模發(fā)生相長(zhǎng)干涉時(shí)波長(zhǎng)為：
[0024]

【權(quán)利要求】
1. 一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)，其特征在于，包括ASE寬帶光源（1)、環(huán)形器 (2)、光纖鏈路（3)、待測(cè)模塊（5)、傳感器件模塊和光譜儀（8); ASE寬帶光源（1)輸出連接環(huán)形器（2)，環(huán)形器（2)輸出連接光纖鏈路（3)和光譜儀 (8) ;光纖鏈路（3)連接傳感器件模塊； 所述傳感器件模塊包括襯底（7)和附著在懸梁臂（4)上的MMI傳感元件（6)，懸梁臂 (4) 一端固定在襯底（7)上，另一端連接待測(cè)模塊（5);所述MMI傳感元件（6)由前單模光纖 (9) 、一個(gè)多模光纖（10)和后單模光纖（11)組成；所述多模光纖位于兩個(gè)單模光纖之間； 從ASE寬帶光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)過環(huán)形器（2)進(jìn)入光纖鏈路（3)，通過光纖鏈路（3) 進(jìn)入傳感器件模塊；在傳感器件模塊從中，輸入的光場(chǎng)通過前單模光纖（9)進(jìn)入多模光纖 (10) 中，當(dāng)懸梁臂（4)形變時(shí)，光信號(hào)波長(zhǎng)發(fā)生漂移，漂移后的光信號(hào)經(jīng)過后單模光纖（11) 末端鋁薄膜的反射，再次進(jìn)入光纖鏈路（3)，通過環(huán)形器（2)的作用輸出到光譜儀（8)中進(jìn) 行計(jì)算。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種多模干涉光學(xué)集成型加速度計(jì)，其特征在于，所述MMI傳感 器件（6)通過UV膠附著在懸梁臂⑷上。
【文檔編號(hào)】G01P15/00GK104483509SQ201410810606
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月23日
【發(fā)明者】肖金標(biāo), 官緒冬 申請(qǐng)人:東南大學(xué)