[發明專利]馬赫-曾德爾干涉型微流控光學陀螺芯片的制作方法

無效

• 申請號: 200910185328.4
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN101704499A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 涂興華;沈鵬;梁忠誠;徐寧;黃舒舒
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00;G01C19/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種新穎的基于微流控技術的馬赫-曾德爾干涉型光學陀螺芯片的制作方法，屬于光纖傳感器集成技術領域。

背景技術

微流控光學是一項具有重要意義的新技術，它將現代微流控技術和微光電子技術相結合，研制一類能夠根據外界環境變化、具有結構重組和自適應調節能力的光學集成器件和系統，將在傳感、通信、信息處理等領域具有重要的應用前景。

光學陀螺具有十分廣泛的應用領域，包括國防軍工、工程測量、石油鉆探、飛行導航、GPS定位以及智能機器人控制等。目前已發展到以光纖陀螺和集成光學陀螺為標志的新階段，并且受到各種應用的廣泛關注。各種類型的光纖陀螺，其基本原理都是利用Sagnac效應，只是各自所采用的位相或頻率解調方式不同，或者對光纖陀螺的噪聲補償方法不同而已。根據sagnac效應，如圖1，一環形光路在慣性空間繞垂直于光路平面的軸轉動時，光路內相向傳播的兩列光波之間，將因光波的慣性運動而產生光程差，從而導致兩束相干光波的干涉。對于光纖陀螺儀，光在介質中傳播，其光程差與介質的折射率有關，也與介質的切線速率有關。該光程差對應的位相差與旋轉角速率之間有一定的內在聯系，通過對干涉光強信號的檢測和解調，即可確定旋轉角速率。本專利中就是采用微環腔結構的光學陀螺利用薩格納(Sagnac)效應，產生光程差，得到轉動角速度的信息。

因此，本發明的創新之處在于，結合了微流控技術后為傳統光纖陀螺器件的微型化、集成化、低成本化以及高精度控制提供了可能。

參考文獻：

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發明內容

技術問題：本發明的目的在于提出一種基于微流控的馬赫-曾德爾干涉型微環腔光學陀螺芯片的制作方法，解決光學陀螺集成化制作方法問題，實現結構功能.

技術方案：

1、基本原理和芯片結構：

本發明的基于微流控的微環腔光陀螺的基本結構如圖2所示，它是“上蓋板+微型氣泵層+光波導層+下底板”的夾心結構。單元結構中，第一層為上蓋板，上面留有排氣孔、注液孔和電極孔；第二層為微型氣泵層，其上有微型氣泵模塊，以及與上蓋板上小孔對應匹配的排氣孔，注液孔及電極孔；第三層是光波導層，除了利用微流道工藝制作的微流道外，中部是儲液小槽及與環形流道相通的細流道；第四層為下底板，在下底板下有支撐系統的支點。在該結構中，上蓋板、光波導層和下底板皆采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)。考慮到PDMS材料的透光性，結構的上蓋板，下底板都需要做遮光處理——即鍍反射膜。同時，PDMS材料極強的疏水性，需要通過涂抹聚乙烯醇(PVA)材料來改善。

該系統結構中增加了排氣孔。原因有兩點，首先在封閉的微環結構中方便注液孔液體的進入，避免氣體壓強的反壓力抵制液體的毛細作用，同時有利于控制液體的流量；其次，由于PDMS對于多數非極性氣體稍微滲透，故為了避免非極性氣體進入微流道，產生氣泡而影響光波導及產生光損耗，就需要去除細管和小槽的非極性氣體。系統運行時，可由注液孔向流道內注入液體，液體可選用硅油(1.41)，甘油(1.47)，苯(1.50)等折射率大且無色，透明的液體。隨著液體的注入，流道內多余的氣體可以由排氣孔排出。