[發明專利]光纖法布里-珀羅壓力傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201010185466.5
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101832832A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 江俊峰;劉鐵根;劉琨;姜麗娟;劉宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種光纖法布里-珀羅壓力傳感器，其特征在于該傳感器包括如下三部分：

傳感器體：光纖法布里-珀羅壓力傳感器體是傳感器的支撐結構和光纖滑動時的引導結構，其形狀為圓柱形或長方體形，傳感器體的兩端相對位置各開有一個盲孔，其中一個盲孔的外端開有一個凹坑形成階梯孔；

彈性膜片：用來感受壓力的變化，彈性膜片的一側粘接有一段光纖，該光纖的端面作為法布里-珀羅腔所需的反射面，粘接有光纖的彈性膜片置入傳感器體一端的凹坑中并固定，光纖的端面與盲孔孔底面不接觸構成法布里-珀羅腔；

傳輸光纖：放置于傳感器體另一端的盲孔中并固定，該傳輸光纖端面與盲孔孔底面緊密接觸。

2.一種光纖法布里-珀羅壓力傳感器，其特征在于該傳感器包括如下三部分：

傳感器體：光纖法布里-珀羅壓力傳感器體是傳感器的支撐結構和光纖滑動時的引導結構，其形狀為圓柱形或長方體形，傳感器體中間開有一個貫通孔，貫通孔的一端開有一個凹坑形成階梯孔；

彈性膜片：用來感受壓力的變化，彈性膜片的一側粘接有一段光纖，光纖的端面作為法布里-珀羅腔所需的反射面，粘接有光纖的彈性膜片置入傳感器體一端的凹坑中并固定；

傳輸光纖：從傳感器體另一端放置于貫通孔中并固定，該傳輸光纖端面與彈性膜片上粘接的光纖的端面之間不接觸以構成法布里-珀羅腔。

3.根據權利要求1或2所述的光纖法布里-珀羅壓力傳感器，其特征在于所述的彈性膜片的材料為單晶硅片，石英薄片，聚合物薄片或金屬膜片；彈性膜片的兩面制作有微小條紋，以破壞掉該面的反射。

4.根據權利要求1或2所述的光纖法布里-珀羅壓力傳感器，其特征在于所述的傳感器體的材料為Pyrex玻璃或熔融石英材料。

5.根據權利要求1或2所述的光纖法布里-珀羅壓力傳感器，其特征在于所述的傳輸光纖和彈性膜片上粘接的光纖為單模光纖或多模光纖，光纖端面可以是切割后直接使用，也可以鍍上反射膜。

6.一種權利要求1所述的光纖法布里-珀羅壓力傳感器的制作方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

第1、彈性膜片制作：利用激光切割出所需大小的硅膜片，并用激光在硅膜片兩面制作微小條紋，以破壞掉該面的反射，膜片厚度根據壓力測量范圍，為10μm～300μm；

第2、利用光纖切割刀切割光纖獲得好的光纖端面，然后用筆式切割刀在顯微鏡下切取光纖至所需長度，將該小段光纖利用環氧樹脂膠垂直固定在彈性膜片上；

第3、傳感器體的制作：利用Pyrex玻璃或熔融石英材料制作傳感器體，首先將傳感器體制成外徑為1mm～5mm、長度為5～15mm的圓柱體，分別從傳感器體兩頭鉆出直徑為127μm的盲孔，隨后進一步將盲孔端面加工平整，在傳感器體一頭加工深度為500μm，直徑為0.6～4.5mm的淺坑，作為彈性膜片的受力支撐；

第4、將粘有小段光纖的彈性膜片從帶淺坑的傳感器體一頭插入盲孔中，此時光纖端面和盲孔孔底端面不接觸，構成法布里-珀羅腔，另一根光纖作為傳輸光纖從傳感器體的另一頭插入，與傳感器體內孔端面緊密接觸后利用環氧樹脂膠固定，以便輸入輸出信號光通過，利用光譜儀或低相干干涉儀實時控制粘在彈性膜片上的光纖插入深度，當該段光纖的光纖端面距傳感器體上的盲孔底面20～400μm處的設計位置時，通過膠粘合的方式將彈性膜片固定在傳感器體的淺坑上；在電熱箱中60℃的溫度下固化一小時，或常溫下固化24小時，即制作完成光纖法布里-珀羅壓力傳感器。

7.一種權利要求2所述的光纖法布里-珀羅壓力傳感器的制作方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

第1、彈性膜片制作：利用激光切割出所需大小的硅膜片，并用激光在硅膜片兩面制作微小條紋，以破壞掉該面的反射，膜片厚度根據壓力測量范圍，為10μm～300μm；

第2、利用光纖切割刀切割光纖獲得好的光纖端面，然后用筆式切割刀在顯微鏡下切取光纖至所需長度，將該小段光纖利用環氧樹脂膠垂直固定在彈性膜片上；

第3、傳感器體的制作：利用Pyrex玻璃或熔融石英材料制作傳感器體，首先將傳感器體制成外徑為1mm～5mm、長度為5～15mm的圓柱體，在傳感器體上鉆出直徑為127μm的通孔，然后在傳感器體一頭加工深度為500μm，直徑為0.6～4.5mm的淺坑，作為彈性膜片的受力支撐；

第4、將粘有小段光纖的彈性膜片從帶淺坑的傳感器體一頭插入通孔中，通過膠粘合或陽極鍵合的方式將彈性膜片固定在傳感器體的淺坑上；然后將另一根光纖作為傳輸光纖從傳感器體的另一頭孔中插入，兩段光纖的光纖端面不接觸以構成法布里-珀羅腔，利用光譜儀或低相干干涉儀實時控制光纖的插入深度，當兩段光纖端面距離達到20～400μm的設計位置時，利用環氧樹脂膠固定，在電熱箱中60℃的溫度下固化一小時，或常溫下固化24小時，即制作完成光纖法布里-珀羅壓力傳感器。