[實用新型]一種光纖端面微懸臂梁傳感器

有效

• 申請號: 201922256115.8
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN211785115U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 熊聰;朱夢;廖常銳;王義平
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G01N21/45
• 分類號: G01N21/45
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉愛珍

本實用新型公開了一種光纖端面微懸臂梁傳感器，光纖端面微懸臂梁傳感器包括：光纖；懸臂梁結構，通過飛秒激光雙光子聚合技術聚合在所述光纖的一端面；所述懸臂梁結構為聚合物結構，懸臂梁結構包括支柱和微懸臂梁；微懸臂梁與光纖的端面平行。本實用新型通過飛秒激光雙光子聚合技術制備的光學端面微懸臂梁為聚合物材料，彈性比硅基材料大，可以極大地增大探測靈敏度；制備方法屬于增材制造，實現光纖與懸臂梁的一體化，結構緊湊；對光纖本身不造成任何損傷或破壞；同時節省了加工時間，使制造方式更具靈活性。本實用新型提出的用飛秒激光雙光子聚合技術固化出的光纖端面微懸臂梁具有小尺寸、高彈性的特點，其可應用于多領域。

技術領域

本實用新型涉及的是一種光纖端面微懸臂梁傳感器，屬于傳感器技術領域。

背景技術

光纖式傳感器能具有靈敏度高、精度高、抗干擾能力強、動態響應范圍大、耐高壓、耐腐蝕等突出優點。

現有的光纖式傳感器，一般通過以下方法制作而成：

飛秒激光燒蝕，采用飛秒激光超短脈沖對光纖端面直接進行減材制造，當激光脈沖入射時，光纖材料吸收光子所產生的能量將在僅有幾個納米厚度的吸收層迅速積聚，在瞬間內生成的電子溫度值將遠遠高于材料的熔點，光纖指定區域最終到達高密度、超熱、高壓的等離子體狀態，實現對光纖的非熱熔性燒蝕。經此種方法制作的氫氣傳感器，懸臂梁結構是由光纖本身材料形成，剛度較大，不利于懸臂梁形變；另外，此方法的工作量大，加工后的結構表面粗糙，使得傳感器的分辨率較低。

聚焦離子束銑削，采用由離子源發射的經過加速聚焦后的離子束作為入射束，光纖材料在高能量的離子與光纖表面原子碰撞的過程中被濺射剝離，從而實現對光纖端面指定區域的減材制造。經此種方法制作的氫氣傳感器，懸臂梁結構也是由光纖本身材料形成，剛度較大，不利于懸臂梁形變；且該制作方法的耗時長，效率低下。

硅懸臂梁粘黏法，利用紫外固化膠在光纖端面直接粘黏商用硅懸臂梁，或將硅懸臂梁粘黏到封裝管端面，再對光纖進行封裝，這種粘黏的制作方法需要高精度微操作手，且易脫落，懸臂梁平直度難以控制，硅基材料剛度較大，不利于懸臂梁形變。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種光纖端面微懸臂梁傳感器，包括：

光纖，包括纖芯和包層；

懸臂梁結構，通過飛秒激光雙光子聚合技術聚合在所述光纖的一端面；

所述懸臂梁結構為聚合物結構，懸臂梁結構包括支柱和微懸臂梁；

所述支柱的第一端與光纖端面的包層結合；所述微懸臂梁的一端固定在支柱的第二端，所述微懸臂梁的另一端懸空在纖芯上方形成懸臂，所述微懸臂梁與光纖的端面平行。

進一步的，沿垂直于光纖端面的方向，所述懸臂在光纖端面上的投影覆蓋纖芯。

進一步的，所述傳感器的微懸臂梁的厚度不大于10μm，寬度為不大于100μm；所述支柱的高度不大于200μm。

進一步的，所述光纖端面微懸臂梁傳感器為氫氣傳感器，所述微懸臂梁表面鍍有氫敏感膜。

進一步的，所述氫敏感膜為鈀膜。

進一步的，所述鈀膜的厚度小于1μm。

進一步的，所述鈀膜的厚度為50~150nm。

進一步的，所述氫氣傳感器的微懸臂梁的厚度不大于5μm，寬度范圍為5~30μm；所述支柱的高度為20~80μm。

進一步的，所述傳感器為溫度傳感器、折射率傳感器、濕度傳感器、振動信號傳感器、磁場傳感器、生物傳感器中的任意一種。