[發明專利]一種基于SNAP結構回音壁微腔探針式測量裝置

在審

• 申請號: 202010645892.6
• 申請日: 2020-07-07
• 公開（公告）號: CN111982466A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 董永超;陳劍;趙澤政;孫鵬輝;王晗
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01M11/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 余勝茂

本發明公開了一種基于SNAP結構回音壁微腔探針式測量裝置，包括基板、SNAP結構回音壁微腔、耦合波導、探頭、回彈裝置和蓋板，基板的表面開有相互垂直且軸線不相交的橫向微溝槽和豎向微溝槽，耦合波導套設于橫向微溝槽，SNAP結構回音壁微腔可滑動套設于豎向微溝槽內；SNAP結構回音壁微腔與耦合波導接觸。本發明將SNAP結構回音壁微腔和耦合波導構成的耦合裝置封裝成為一個整體器件；在測量過程中，SNAP結構回音壁微腔沿其豎向微溝槽的軸向移動，不會在使用過程中造成諧振譜特性的偏差。SNAP結構回音壁微腔的不同位置耦合產生不同的諧振譜，經過對SNAP結構回音壁微腔諧振譜特性的分析可以實現抗干擾性好、重復使用率高和準確可靠的傳感測量。

技術領域

本發明屬于光學傳感領域，尤其是指一種基于SNAP結構回音壁微腔探針式測量裝置。

背景技術

高精度測量技術在工業生產中已經不可或缺，尤其是在航空航天、納米光刻、超精密加工等高科技領域，測量誤差和有限的測量手段嚴重制約相關領域的發展。SNAP結構回音壁微腔作為一種高性能光學諧振器，因其極高的光學性能和規律的諧振譜而獲得廣泛的關注和應用，在位移測量、力測量、電磁傳感、生物大分子傳感等眾多領域表現巨大的應用前景。

近年來，基于回音壁微腔的傳感理論得到了國內外眾多學者的爭相研究，根據是否用諧振模式的倏逝場進行傳感可分為兩大類：一是被探測量與倏逝場發生相互作用的倏逝場傳感器，例如折射率傳感、生物大分子傳感等；二是被探測量不與倏逝場直接發生相互作用的非倏逝場傳感器，例如力傳感、位移傳感等，其中非倏逝場傳感通?；谖⑶坏某叽绺淖?、耦合狀態的改變和微腔折射率的改變而達到傳感的目的。SNAP結構回音壁微腔因其獨特的結構，在軸向具有大范圍的模式場分布，軸向不同耦合位置的諧振譜具有規律性的變化，非常適用于微位移、微力等物理量的傳感測量。但現有耦合結構復雜、易受環境干擾、穩定性差和重復使用率低，導致現有SNAP結構回音壁微腔的傳感測量難以走出實驗室而實現大規模應用。

發明內容

本發明的目的在于現有耦合結構復雜、易受環境干擾、穩定性差和重復使用率低的問題，提供一種結構簡單、抗干擾性和重復使用率高的基于SNAP結構回音壁微腔探針式測量裝置。該測量裝置引入外界相關物理量，使得SNAP結構回音壁諧振譜的各軸向模式Q值或透過率產生變化，從而實現對應物理量的傳感。該裝置可重復使用，并且能有效增強回音壁微腔耦合系統的健壯性和抗干擾能力。

本發明的目的可采用以下技術方案來達到：

一種基于SNAP結構回音壁微腔探針式測量裝置，包括基板、SNAP結構回音壁微腔、耦合波導、探頭、回彈裝置和蓋板，所述基板的表面開有相互垂直且軸線不相交的橫向微溝槽和豎向微溝槽，所述耦合波導套設于橫向微溝槽，SNAP結構回音壁微腔可滑動套設于豎向微溝槽內；所述探頭的一端與基板固定連接，所述探頭的一端內開有凹槽，且探頭的另一端開有與凹槽連通的通孔；所述回彈裝置設于凹槽內，SNAP結構回音壁微腔與耦合波導接觸，且SNAP結構回音壁微腔穿過通孔；回彈裝置與SNAP結構回音壁微腔連接而將SNAP結構回音壁微腔的一端拉向通孔；所述蓋板蓋合橫向微溝槽和豎向微溝槽而將耦合波導和SNAP結構回音壁微腔封裝在橫向微溝槽和豎向微溝槽內。

作為一種優選的方案，所述基板和耦合波導上均開有卡槽，所述卡槽內設有卡塊而將耦合波導固定在基板上；所述卡塊的表面與基板的表面共面。

作為一種優選的方案，所述豎向微溝槽內設有用于防止SNAP結構回音壁微腔剛性碰撞的保護裝置。

作為一種優選的方案，所述耦合波導為微納錐形光纖，或集成光波導，或光纖光柵。

作為一種優選的方案，所述回彈裝置為彈簧或撥片，

作為一種優選的方案，所述回彈裝置上設有阻尼器。