CN104515621B - 基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 - Google Patents
基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104515621B CN104515621B CN201410819882.4A CN201410819882A CN104515621B CN 104515621 B CN104515621 B CN 104515621B CN 201410819882 A CN201410819882 A CN 201410819882A CN 104515621 B CN104515621 B CN 104515621B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microcavity
- piece
- pyrex glass
- sensor
- silicon wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本发明公开了一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法。传感器结构中包含法珀微腔和空气微腔，且两个微腔之间由薄硅膜片隔开。传感器制作过程中分别控制两微腔的气压环境，使两微腔之间存在压力差。温度变化时，由理想气体状态方程可知，两微腔中的气压将发生变化，导致两者之间的压力差变化而引起中间的硅片发生形变。同时硅片的内表面和法珀腔内的反射面构成低精细度法珀干涉仪，膜片的形变即为法珀腔长的变化，通过解调腔长变化实现温度测量。与现有技术相比，本发明提出的传感器的温度灵敏度可以通过设计硅片的直径、厚度、压力差来灵活控制，得到所期待的温度灵敏度。此外，传感器的批量化生产有助于降低成本，实现商业化。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域，特别是涉及一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及制作方法。
背景技术
光纤法珀温度传感器由于其具有尺寸小、精度高、性能优越和适用于恶劣环境等优点而受到了国内外越来越多的科研人员的关注。近年来，光纤法珀温度传感器主要有两种类型：空气间隙型和介质填充型。空气间隙型法珀温度传感器的光程差由法珀腔腔长决定，其温度传感原理在于腔长的热膨胀效应。到目前为止，国内外科研人员提出了多种空气间隙型的法珀温度传感器，例如，J.Wang等(J.Wang,B.Dong,E.Lally,J.Gong,M.Han,andA.Wang,“Multiplexed high temperature sensing with sapphire fiber air gap-based extrinsic Fabry-Perot interferometers.”Opt.Lett.35,619(2010).)提出将两段端面切平的蓝宝石光纤伸入毛细管中，利用毛细管的热膨胀效应实现高温测量。类似的光纤温度传感器还包括在两段单模光纤之间熔接一段中空光纤或者中空光子晶体光纤，采用飞秒激光器或者等离子光束直接在单模光纤上加工一个空气缺口，在多模光纤与光子晶体光纤之间熔接一个空气微泡，或者在光纤端面加工一个空气微球。这种空气间隙型传感器具有尺寸小的优点适用于高温传感，但是其温度灵敏度较低。另一种介质填充性的温度传感器由于其光程差由法珀腔长和填充介质折射率共同决定，因此相比于空气间隙性传感器具有更高的温度灵敏度。传统的填充介质包括光纤芯层、光子晶体光纤芯层和高分子聚合物，例如S.Pevec等(S.Pevec,and D.Donlagic,“Miniature all-fiber Fabry-Perotsensor for simultaneous measurement of pressure and temperature.”Appl.Opt.51,4536(2012).)在单模光纤中腐蚀缺口，并与后端反射面构成法珀腔，通过光纤热膨胀与热光效应实现温度传感。但是上述两种类型的光纤温度传感器均采用手工制作，难以实现批量化生产。并且由于其温度灵敏度强烈依赖于传感器腔长的热膨胀和介质的热光效应，因此其温度灵敏度设计自由度受到极大限制。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法，通过密闭微腔中气体的热膨胀使得硅片两侧产生压力差变化，从而推动硅膜片发生弹性形变。同时硅膜片内部反射面与法珀微腔反射面构成低精细度法珀干涉仪。压力差变化导致的硅膜片形变转化为法珀微腔腔长的漂移，从而通过测量法珀微腔腔长的漂移实现温度的传感与测量。本发明所提出的光纤温度传感器通过控制硅膜片的厚度、法珀微腔的直径和硅膜片两侧的压力差得到具有高设计自由度的温度灵敏度。
本发明提出了一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器，包括传感头芯片、传感器体4和光纤5；所述传感头芯片为三层结构，即位于第一层的第一Pyrex玻璃晶圆片1、位于第二层的单晶硅晶圆片3和位于第三层的第二Pyrex玻璃晶圆片2；第二Pyrex玻璃晶圆片2与单晶硅晶圆片3构成一个法珀微腔10，第一Pyrex玻璃晶圆片1与单晶硅晶圆片3构成一个空气微腔11；单晶硅晶圆片3夹在法珀微腔10和空气微腔11之间；当温度发生变化时，且两个微腔之间具有一个压力差，在该压力差作用下，单晶硅晶圆片3将发生弹性形变；
法珀微腔10的底部镀Ta2O5反射膜7；Ta2O5反射膜7与单晶硅晶圆片3的下表面9构成一个低精细度法珀干涉仪；由压力差变化引起的单晶硅晶圆片3形变量变化转化为法珀干涉仪腔长的漂移；
传感器体4的中轴位置设置有通孔，光纤5穿过该通孔、并通过环氧树脂固定在传感器体4中，传感器体4通过CO2激光与Pyrex玻璃晶圆片2热熔固定，形成激光熔点8；光纤5同时传输入射光13和法珀干涉仪的反射光14；入射光13在Ta2O5反射膜7时，分解成两束光即参考光束15和传感光束16，它们之间包含了法珀微腔腔长2倍的光程差信息，并合并成反射光14耦合回多模光纤5；通过对反射光14进行分析，即可解调出法珀微腔的腔长信息，从而实现温度测量。
本发明还提出了一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器的批量化制作方法，该方法包括以下步骤：
步骤a、对4英寸第二Pyrex玻璃晶圆片2双面抛光减薄至厚度为300～500μm，作为传感头芯片的第三层结构；用H2SO4溶液清洗之后，在第二Pyrex玻璃晶圆片2上表面腐蚀出法珀微腔10阵列，法珀微腔10直径为1000～1800μm、深度为20～50μm，阵列中相邻两个法珀微腔10之间的间距为2500μm；在法珀微腔10阵列底部镀反射率为10～50％的Ta2O5反射膜7，作为低精细度法珀干涉仪的参考反射面；
步骤b、对4英寸第一Pyrex玻璃晶圆片1双面抛光减薄至厚度300～500μm，传感头芯片第一层结构；用H2SO4溶液清洗之后，在第一Pyrex玻璃晶圆片1上表面腐蚀出空气微腔11阵列，空气微腔11直径为1000～1800μm、深度为20～50μm，阵列中相邻两个空气微腔11之间的间距为2500μm；
步骤c、在真空环境下，阳极键合单晶硅晶圆片3下表面与第二Pyrex玻璃晶圆片2上表面，完成法珀微腔10阵列晶圆片制作；Ta2O5反射膜7为法珀干涉仪第一个反射面，单晶硅晶圆片3下表面9为法珀干涉仪第二个反射面；
步骤d、将步骤b制作的空气微腔11阵列与步骤a制作的法珀微腔10阵列对齐；在标准大气压下，再次阳极键合单晶硅晶圆片3上表面与第一Pyrex玻璃晶圆片1上表面；如此，完成三层结构的传感器头芯片阵列的制作，单晶硅晶圆片下表面与第二Pyrex玻璃晶圆片2构成法珀微腔10；单晶硅晶圆片上表面与第一Pyrex玻璃晶圆片1构成空气微腔11；
步骤e、使用划片机将组成传感器头芯片阵列的晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形，制成单个传感器头芯片；
步骤f、利用Pyrex玻璃、熔融石英材料或陶瓷制作传感器体4；首先将传感器体4制成外径为2.5～4mm，长度为5～15mm的圆柱体形或长方体形，在传感器体4中部钻出直径为126μm的通孔，并在传感器体4的一端钻一个锥度为10～20°，深度为2～3mm的喇叭口6；
步骤g、将传感头芯片与传感器体4采用CO2激光热熔固定；将光纤5从传感器体喇叭口6一端插入，并与传感头芯片底部顶紧；在光纤5套上光纤保护套，并在传感器体4尾部喇叭口6中涂环氧树脂胶，在电热箱中60℃温度下固化1小时，或者在常温下固化24小时；完成光纤温度传感器的制作。
本发明再提出了一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感头芯片的制作方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、使用划片机将4英寸法珀微腔10阵列晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形单个法珀微腔10；
步骤2、使用划片机将4英寸空气微腔11阵列晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形单个空气微腔11；
步骤3、将法珀微腔10与空气微腔11贴紧，并用CO2激光器将两者边缘全部熔合，激光器功率为3～5W，光斑直径为100～200μm；如此，构成三层结构的传感器头芯片。
与现有技术相比，本发明具有如下积极效果：
1、本发明提出的基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器，采用晶圆片阳极键合的方式制作，4英寸晶圆片上可以同时制作1000个传感头芯片，具有批量化生产、高效率、低成本的优点。同时，这种批量化制作方式保证了传感器之间良好的一致性。
2、本发明提出的基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器，其温度传感原理在于利用密闭微腔中的气体热膨胀推动硅膜片的形变，实现温度到法珀干涉仪腔长的转化。相比于传统的法珀温度传感器利用腔长热膨胀与介质热光效应实现温度传感，本发明具有理论创新性。
3、本发明提出的基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器，其温度灵敏度通过控制硅片的厚度、法珀微腔的直径和硅片两侧的压差来灵活设计，相比于传统的法珀温度传感器，在灵敏度设计上具有极大的设计自由度，得到期望的温度灵敏度。
附图说明
图1是基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器结构示意图；
图2是利用阳极键合工艺制作的传感头芯片；
图3是利用CO2激光热熔工艺制作的传感头芯片；
图4是传感器温度传感原理示意图；
图5是基于低相干干涉解调的法珀微腔腔长解调系统示意图；
图6是基于低相干干涉解调的腔长解调信号；
图7是温度解调曲线；
图中，1、第一Pyrex玻璃晶圆片，2、第二Pyrex玻璃晶圆片，3、单晶硅晶圆片，4、传感器体，5、光纤，6、喇叭口，7、Ta2O5反射膜，8、CO2激光焊点，9、下表面，10、法珀微腔，11、空气微腔，12、空气分子，13、入射光，14、反射光，15、参考光束，16、传感光束，17、宽带光源，18、3dB 2×1的耦合器，19、传输光纤，20、传感器，21、法珀腔腔长解调仪，22、数据采集卡，23、计算机，24、低相干干涉原始信号，25、低相干干涉滤波信号，26、低相干干涉信号包络，27、温度实验数据，28、线性拟合曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案和实施例进一步详细说明。
光纤法珀温度传感器一般利用热膨胀和热光效应改变法珀腔的光程差，再通过测量改光程差的变化实现对温度的传感测量。但是，基于该原理的光纤温度传感器温度灵敏度设计自由度往往受到法珀腔长和填充介质的热光系数限制。因此，本发明提出了一种基于气体热膨胀引起膜片形变的原理研制的新型光纤法珀温度传感器。其具体过程是通过密闭微腔中气体的热膨胀使得硅片两侧产生压力差变化，从而推动硅膜片发生弹性形变。同时硅膜片内表面反射面与法珀微腔底部反射面构成低精细度法珀干涉仪。压力差变化导致的硅膜片形变转化为法珀微腔腔长的漂移，从而通过测量法珀微腔腔长的漂移实现温度的传感与测量。本发明所提出的光纤温度传感器通过控制硅膜片的厚度、法珀微腔的直径和硅膜片两侧的压力差得到具有高自由度的温度灵敏度。
实施例1：基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器的结构与制作。
如图1所示，该传感器结构包括传感头芯片、传感器体4和光纤5构成。图2所示为采用阳极键合工艺制作的三层结构传感头芯片，其中包括了第一Pyrex玻璃晶圆片1，单晶硅晶圆片3和第二Pyrex玻璃晶圆片2。具体制作过程为：采用HF和HNO3溶液在第二Pyrex玻璃晶圆片2腐蚀出浅坑阵列作为法珀微腔10腔体，并在浅坑底部镀镀Ta2O5反射膜7。在真空环境(即0kpa)条件下，将腐蚀有浅坑阵列的第二Pyrex玻璃晶圆片与单晶硅晶圆片3采用阳极键合方式熔合而构成法珀微腔10，其中Ta2O5反射膜7与单晶硅晶圆片3的下表面9构成一个低精细度法珀干涉仪。同时，HF和HNO3溶液在第一Pyrex玻璃晶圆片1腐蚀出浅坑阵列作为空气微腔11腔体。将空气微腔11与法珀微腔10对中后，在标准大气压环境(即101kpa)条件下，再次采用阳极键合方式将Pyrex玻璃晶圆片1与单晶硅晶圆片3熔合而构成空气微腔11。至此，具有法珀微腔-单晶硅晶圆片-空气微腔的三层结构传感头芯片制作完成，法珀微腔10与空气微腔11之间存在50～100kpa压力差。
此外，本发明还提出了另一种采用CO2激光热熔工艺制作的传感头芯片，如图3所示。采用HF和HNO3溶液分别在第一Pyrex玻璃晶圆片1与第二Pyrex玻璃晶圆片2腐蚀浅坑后，再采用CO2激光将两者周围熔合，并将单晶硅晶圆片3夹在两者之间，如此第二Pyrex玻璃晶圆片2和第一Pyrex玻璃晶圆片1表面所腐蚀的浅坑与单晶硅晶圆片3在其两侧分别构成了法珀微腔10和空气微腔11，形成具有三层结构的传感头芯片。
图1所示传感器体4采用Pyrex玻璃加工，其中轴位置处钻有直径为126μm的通孔。将传感器头芯片的第三层即第二Pyrex玻璃晶圆片2与传感体4贴紧，并采用CO2激光器将周围完全熔合，并形成CO2激光焊点8，将传感头芯片固定在传感体4顶端。光纤5从传感器体4后端喇叭口插入，顶紧到第二Pyrex玻璃晶圆片2的底部，作为光的输入和接收部件；并用环氧树脂胶6将传感器体4与光纤5粘接在一起。
实施例2：基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器温度测量过程
图4所示为传感器温度测量原理示意图。第一Pyrex玻璃晶圆片1腐蚀浅坑与单晶硅晶圆片3构成一个法珀微腔10，第一Pyrex玻璃晶圆片1腐蚀浅坑阵列与单晶硅晶圆片3构成一个空气微腔11。单晶硅晶圆片3夹在法珀微腔10和空气微腔11之间。通过分别控制两个腔的制作环境压力，使两个腔中存在不同摩尔数量的空气分子12，直观表现为在单晶硅晶圆片3两侧的微腔中存在一个固定压力差P。因此在该压力差作用下，单晶硅晶圆片3将发生弹性形变。而根据边缘受限圆平膜片的形变理论可知，膜片的形变可表示为：
ΔL(r)＝P(a2-r2)2/64D, (1)
其中，D＝Et3/12(1-v2)表示膜片的刚度，r为到膜片中心的距离，a为法珀微腔10的半径，t，v和E分别表示单晶硅晶圆片3的厚度、泊松比和杨氏模量。当温度发生变化时，由理想气体状态方程可知，两微腔中的压力差将发生变化，可表示为温度的函数：
其中，P0′,P0″和V0′,V0″分别表示为空气微腔11和法珀微腔10在室温条件下T0(25℃)的初始绝对压力和体积。当传感头芯片制作完成后，这些参数均为常数。ΔV为微腔的体积变化，在极坐标下对公式(1)求二重积分得到ΔV＝ΔPπa6/192D，其中ΔP＝P-P0表示为压力变化梯度。如果忽略微腔体积随温度的变化，即ΔV≈0，则公式(2)近似简化表示为P＝T·P0/T0，将简化后的压力差表达式代入公式(1)之后可知，单晶硅晶圆片3中心位置的形变量与温度成单调关系，且温度灵敏度表示为
由公式(3)知，通过设计法珀微腔10半径、单晶硅晶圆片3的厚度和两个微腔之间的压力差，就得到期望的温度灵敏度，表明本发明具有很高的灵敏度设计自由度。
同时，法珀微腔10的底部Ta2O5反射膜7与单晶硅晶圆片3的下表面9构成一个低精细度法珀干涉仪。由两个微腔之间的压力差变化而引起的单晶硅晶圆片3形变量变化转化为法珀干涉仪腔长的漂移ΔL，如图4随时所示。此时，光纤5同时输入入射光13和接受法珀干涉仪的反射光14。入射光13在Ta2O5反射膜7时，分解成两束光，参考光束15和传感光束16，它们之间包含了法珀微腔10腔长2倍的光程差信息2(L-ΔL)，并合并成反射光14耦合回光纤5。通过对反射光14进行分析，即解调出法珀微腔10的腔长信息，从而实现温度测量。
实施例3：基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器实验与法微腔腔长解调
基于低相干干涉解调的法珀微腔腔长解调系统示如图5所示。腔长解调的过程是：宽带光源17(宽带光源是白光LED、氙气灯或者卤素灯)发出的光耦合到传输光纤19中，并进入一个3dB 2×1的耦合器18或者光环形器，从另一端经过传输光纤19入射到传感器20。由传感器20反射回光信号再次经过3dB 2×1的耦合器18后进入到法珀腔腔长解调仪21，得到解调低相干干涉原始信号24，如图6所示。低相干干涉原始信号24通过数据采集卡22将信号传输到计算机23，做进一步信号处理。采用理想带通滤波器处理低相干干涉原始信号24得到低相干干涉滤波信号25，对该滤波信号做希尔伯特变化得到低相干干涉信号包络26。当温度发生变化，将引起传感器法珀微腔10的腔长发生变化，从而改变反射光14所包含的光程差信息，则解调法珀腔腔长解调仪21输出的解调低相干干涉原始信号24干涉峰值位置将发生漂移，直观地可以采用滤波信号的包络显示峰值漂移，如图6所示为温度从-50～100℃变化时，低相干干涉信号包络的漂移情况。最后通过标定得到低相干干涉信号包络的位置与法珀微腔10腔长的关系，进而得到与温度之间的关系，实现温度的测量。图7所示为温度与法珀微腔10腔长变化的实验结果，腔长变化量与温度之间存在良好的线性度。
Claims (3)
1.一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器，包括传感头芯片、传感器体(4)和光纤(5)；其特征在于，所述传感头芯片为三层结构，即位于第一层的第一Pyrex玻璃晶圆片(1)、位于第二层的单晶硅晶圆片(3)和位于第三层的第二Pyrex玻璃晶圆片(2)；第二Pyrex玻璃晶圆片(2)与单晶硅晶圆片(3)构成一个法珀微腔(10)，第一Pyrex玻璃晶圆片(1)与单晶硅晶圆片(3)构成一个空气微腔(11)；单晶硅晶圆片(3)夹在法珀微腔(10)和空气微腔(11)之间；当温度发生变化时，且两个微腔之间具有一个压力差，在该压力差作用下，单晶硅晶圆片(3)将发生弹性形变；
法珀微腔(10)的底部镀Ta2O5反射膜(7)；Ta2O5反射膜(7)与单晶硅晶圆片(3)的下表面(9)构成一个低精细度法珀干涉仪；由压力差变化引起的单晶硅晶圆片(3)形变量变化转化为法珀干涉仪腔长的漂移；
传感器体(4)的中轴位置设置有通孔，光纤(5)穿过该通孔、并通过环氧树脂固定在传感器体(4)中，传感器体(4)通过CO2激光与Pyrex玻璃晶圆片(2)热熔固定，形成激光熔点(8)；光纤(5)同时传输入射光(13)和法珀干涉仪的反射光(14)；入射光(13)在Ta2O5反射膜(7)时，分解成两束光即参考光束(15)和传感光束(16)，它们之间包含了法珀微腔腔长2倍的光程差信息，并合并成反射光(14)耦合回多模光纤(5)；通过对反射光(14)进行分析，即可解调出法珀微腔的腔长信息，从而实现温度测量。
2.一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器的批量化制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤a、对4英寸第二Pyrex玻璃晶圆片(2)双面抛光减薄至厚度为300～500μm，作为传感头芯片的第三层结构；用H2SO4溶液清洗之后，在第二Pyrex玻璃晶圆片(2)上表面腐蚀出法珀微腔(10)阵列，法珀微腔(10)直径为1000～1800μm、深度为20～50μm，阵列中相邻两个法珀微腔(10)之间的间距为2500μm；在法珀微腔(10)阵列底部镀反射率为10～50％的Ta2O5反射膜(7)，作为低精细度法珀干涉仪的参考反射面；步骤b、对4英寸第一Pyrex玻璃晶圆片(1)双面抛光减薄至厚度300～500μm，传感头芯片第一层结构；用H2SO4溶液清洗之后，在第一Pyrex玻璃晶圆片(1)上表面腐蚀出空气微腔(11)阵列，空气微腔(11)直径为1000～1800μm、深度为20～50μm，阵列中相邻两个空气微腔(11)之间的间距为2500μm；
步骤c、在真空环境下，阳极键合单晶硅晶圆片(3)下表面与第二Pyrex玻璃晶圆片(2)上表面，完成法珀微腔(10)阵列晶圆片制作；Ta2O5反射膜(7)为法珀干涉仪第一个反射面，单晶硅晶圆片(3)下表面(9)为法珀干涉仪第二个反射面；
步骤d、将步骤b制作的空气微腔(11)阵列与步骤a制作的法珀微腔(10)阵列对齐；在标准大气压下，再次阳极键合单晶硅晶圆片(3)上表面与第一Pyrex玻璃晶圆片(1)上表面；如此，完成三层结构的传感器头芯片阵列的制作，单晶硅晶圆片下表面与第二Pyrex玻璃晶圆片(2)构成法珀微腔(10)；单晶硅晶圆片上表面与第一Pyrex玻璃晶圆片(1)构成空气微腔(11)；
步骤e、使用划片机将组成传感器头芯片阵列的晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形，制成单个传感器头芯片；
步骤f、利用Pyrex玻璃、熔融石英材料或陶瓷制作传感器体(4)；首先将传感器体(4)制成外径为2.5～4mm，长度为5～15mm的圆柱体形或长方体形，在传感器体(4)中部钻出直径为126μm的通孔，并在传感器体(4)的一端钻一个锥度为10～20°，深度为2～3mm的喇叭口(6)；
步骤g、将传感头芯片与传感器体(4)采用CO2激光热熔固定；将光纤(5)从传感器体喇叭口(6)一端插入，并与传感头芯片底部顶紧；在光纤(5)套上光纤保护套，并在传感器体(4)尾部喇叭口(6)中涂环氧树脂胶，在电热箱中60℃温度下固化1小时，或者在常温下固化24小时；完成光纤温度传感器的制作。
3.一种基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感头芯片的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤(1)、使用划片机将4英寸法珀微腔(10)阵列晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形单个法珀微腔(10)；
步骤(2)、使用划片机将4英寸空气微腔(11)阵列晶圆片进行划片处理，切割成表面是直径为2500mm的圆形或边长是2500mm的正方形单个空气微腔(11)；
步骤(3)、将法珀微腔(10)与空气微腔(11)贴紧，并用CO2激光器将两者边缘全部熔合，激光器功率为3～5W，光斑直径为100～200μm；如此，构成三层结构的传感器头芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410819882.4A CN104515621B (zh) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410819882.4A CN104515621B (zh) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104515621A CN104515621A (zh) | 2015-04-15 |
| CN104515621B true CN104515621B (zh) | 2017-09-08 |
Family
ID=52791263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410819882.4A Active CN104515621B (zh) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104515621B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106289570A (zh) * | 2015-05-31 | 2017-01-04 | 成都凯天电子股份有限公司 | 光纤法珀温度传感器 |
| CN105115623B (zh) * | 2015-08-12 | 2017-12-01 | 天津大学 | 基于迈克尔逊干涉理论的微型光纤高温传感器及制作方法 |
| CN106197492B (zh) * | 2016-06-29 | 2018-07-03 | 南京航空航天大学 | 基于光纤复合法珀腔结构的法珀腔长与折射率计算方法 |
| CN107014691B (zh) * | 2017-04-01 | 2020-09-01 | 天津大学 | 一种芯片键合强度测量装置及方法 |
| CN107091699A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-08-25 | 大唐贵州兴仁发电有限公司 | 一种温度光纤传感器 |
| CN107817043B (zh) * | 2017-09-22 | 2019-09-17 | 暨南大学 | 一种空气微腔式光纤水听器及制作方法和信号检测方法 |
| CN107664548A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-06 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种efpi光纤压力传感器及其制作方法 |
| CN108775968A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-09 | 平高集团威海高压电器有限公司 | 一种非接触式温度传感器 |
| CN108844656B (zh) * | 2018-08-02 | 2019-07-09 | 华中科技大学 | 一种光纤温度传感探头及解调方法 |
| WO2020087197A1 (zh) * | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 深圳大学 | 一种空芯光子带隙光纤干涉仪传感器、制作装置和方法 |
| CN109580056A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-04-05 | 天津大学 | 一种埋入式法珀微腔超高压力光纤传感器及其制作方法 |
| CN110617912B (zh) * | 2019-09-25 | 2021-07-16 | 重庆文理学院 | 一种基于光纤白光干涉测量技术的气体压力监测系统 |
| CN112629720B (zh) * | 2020-11-30 | 2022-08-09 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种低损耗光纤压力传感器及其制作方法 |
| CN112964386B (zh) * | 2021-02-23 | 2022-06-14 | 山东省科学院激光研究所 | 一种光纤fp谐振腔温度传感器及制作方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101825479A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-08 | 电子科技大学 | 基于自聚焦效应的光纤法珀复合结构传感器制作方法 |
| EP2363685A1 (de) * | 2010-02-09 | 2011-09-07 | Attocube Systems AG | Vorrichtung zur Positionserfassung mit konfokalem Fabry-Perot Interferometer |
| CN102889901A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-23 | 电子科技大学 | 一种光纤珐珀传感器及其制作方法 |
| TW201335576A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-01 | Univ Nat United | 法布里-珀羅光纖干涉儀的感測元件的製造方法及其量測系統裝置 |
-
2014
- 2014-12-24 CN CN201410819882.4A patent/CN104515621B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2363685A1 (de) * | 2010-02-09 | 2011-09-07 | Attocube Systems AG | Vorrichtung zur Positionserfassung mit konfokalem Fabry-Perot Interferometer |
| CN101825479A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-09-08 | 电子科技大学 | 基于自聚焦效应的光纤法珀复合结构传感器制作方法 |
| TW201335576A (zh) * | 2012-02-23 | 2013-09-01 | Univ Nat United | 法布里-珀羅光纖干涉儀的感測元件的製造方法及其量測系統裝置 |
| CN102889901A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-01-23 | 电子科技大学 | 一种光纤珐珀传感器及其制作方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Miniature all-fiber Fabry-Perot sensor for simultaneous measurement of pressure and temperature;Simon Pevec 等;《applied optics》;20120701;第51卷(第19期);第4536-4541页 * |
| Miniature fiber-optic pressure sensor;Yizheng Zhu 等;《Photonics technology letters》;20050228;第17卷(第2期);第447-449页 * |
| 航空航天光纤传感技术研究进展;刘铁根 等;《仪器仪表学报》;20140831;第35卷(第8期);第1681-1692页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104515621A (zh) | 2015-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104515621B (zh) | 基于密闭微腔气体热效应的光纤温度传感器及其制作方法 | |
| CN102721492B (zh) | 具有光纤光栅温度补偿的光纤法珀压力传感器及制作方法 | |
| US9074957B2 (en) | High stable fiber fabry-perot pressure sensor with glue-free packing and its fabrication method | |
| Liu et al. | Differential-pressure-based fiber-optic temperature sensor using Fabry–Perot interferometry | |
| WO2021052123A1 (zh) | 一种微型膜片式光纤端部fp压力传感器、制作方法及应用 | |
| EP3163340B1 (en) | Method of fabrication of an optical waveguide sensor and such optical waveguide sensor | |
| CN206618528U (zh) | 一种基于多个法布里‑珀罗微腔的光纤气压传感装置 | |
| JP2010230669A (ja) | 高温光学式圧力センサー及びその製造方法 | |
| WO2008092372A1 (fr) | Détecteur de fabry-pérot à fibre optique et son procédé de fabrication | |
| CN103644987A (zh) | 带有温度自补偿的光纤f-p腔压力传感器 | |
| WO2022160822A1 (zh) | 一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器 | |
| CN107063554B (zh) | 一种一体化光纤大压力传感器及其制作方法 | |
| CN113029381B (zh) | 基于石英管封装pdms腔和空气腔的高精度温度传感器 | |
| Shao et al. | All-sapphire-based fiber-optic pressure sensor for high-temperature applications based on wet etching | |
| CN102607761A (zh) | 双法-珀光纤压力传感器温度自校正及其制作方法 | |
| Yin et al. | Assembly-free-based fiber-optic micro-Michelson interferometer for high temperature sensing | |
| CN210221338U (zh) | 一种基于并联游标效应的光纤高温传感器 | |
| CN110160571B (zh) | 一种基于硅芯光纤的法布里珀罗传感器及其制备和应用 | |
| CN105115623B (zh) | 基于迈克尔逊干涉理论的微型光纤高温传感器及制作方法 | |
| CN106289570A (zh) | 光纤法珀温度传感器 | |
| WO2023103373A1 (zh) | 消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器及其制作方法 | |
| CN108731840A (zh) | 双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法 | |
| Shao et al. | All-sapphire fiber-optic pressure sensors for extreme harsh environments | |
| CN108731841A (zh) | 调频连续波激光干涉光纤温度传感器 | |
| Guo et al. | High sensitivity gas pressure sensor based on two parallel-connected Fabry–Perot interferometers and Vernier effect |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |