CN119395326A 一种微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片、传感器及其制造方法 （上海拜安传感技术有限公司）

一种微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加一种微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加光纤组件的端面采用精密研磨并与光纤纤芯的P干涉腔，第一基底、第二基底和第三基底采用22.根据权利要求1中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片，其特所述第二基底对应于所述散光孔的位置设置有光4.根据权利要求1或2中所述的微腔干涉仪原理的两束干涉光具有相同光强且各自光强均低于入射光强5.根据权利要求4中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片，其特征在于；设置F_P光学干涉腔两个腔镜反射回到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光6.根据权利要求1或2中所述的微腔干涉仪原理的宽7.根据权利要求6中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片，其特8.根据权利要求1或2中所述的微腔干涉仪原理的9.根据权利要求8中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片，其特311.根据权利要求1或2中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片，其特征在于；在所述单模光纤组件的端面镀有光学反射膜来调控F_P光学干涉腔的光谱特12.一种根据权利要求1至11中任一项的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏13.一种根据权利要求1至11中任一项的所述微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速14.根据权利要求13中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片的制15.根据权利要求13或14中所述的微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片4[0004]传统的本征型光纤传感器用经过局部加工后的光纤或整根光纤作为传感和传输硅片制做传感器敏感芯片结构并通过一体化制作电阻、电容或谐振器实现电信号的读出，5片之间通过胶粘接或低温玻璃焊接很难保证长期可靠性的单模光纤组件的端面作为F_P光学干涉腔的第二腔镜；由于光信号离开单模光纤组件端面后的发散角导致从F_P光学干涉腔第二腔镜出射的激光被F_P光学干涉腔第一腔镜反射干涉腔的两个腔镜可以严格平行对准并确保第一腔镜在惯性质量块大位移过程中F_P光学不变；可将被测加速度转换为质量块的惯性位移从而改变F_P光学干涉腔第一腔镜与第二[0007]进一步的实施例中，所述单模光纤组件的端面镀有光学反射膜来调控F_P光学干得所述第一腔镜和所述第二腔镜反射回到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光强均6两个腔镜反射回到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光强均低于入射光强的5%_20%，调原理对芯片内部F_P光学干涉腔第一腔镜与第二腔镜之间的干涉光程变化实现万分之一到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光强均低于等于入射光强的20%，反射光形成良光学加速度敏感芯片的测量灵敏度和动态范围，无需担心高冲击过载下弹性梁的断裂问[0011]进一步优选的实施例中，所述光纤安装座为阶梯孔具有第一台阶部和第二台阶散光孔的位置设置有光学增透膜，从而减小其镜面反射，不让其反射光回到F_P光学干涉7[0013]微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片利用法布里－珀罗（Fabry一[0015]本申请还涉及一种微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片的制造方的作用是为焊料和保护光纤的玻璃套管提供导向过KOH腐蚀和干法刻蚀组合工艺制作沉孔和散光孔，散光孔用于在惯性质量块第二面图形的上表面）的剩余透射光经过惯性质量块厚度乘以单晶硅折射率的等效光程后进一步发的键合强度和长期可靠性，而且也会直接把光学加速度敏感芯片的整体耐受温度降低到8敏感芯片，借助封接温度介于500℃~580℃的低熔玻璃（其玻璃化转变温度硅硅键合工艺实现光学加速度敏感芯片批量化制作，消除了晶圆异质聚集成引入的热应9上加工形成光纤安装座11和通光孔12，在所述第二基底2上加工有梁结构21和惯性质量块固定有单模光纤组件4，所述单模光纤组件4的端面采用精密研磨并与光纤纤芯的轴向垂底2和第三基底3采用硅_硅键合工艺实现连接。惯性质量块22朝向通光孔12的一侧端面形光学干涉腔的第一腔镜，采用精密研磨并与光纤纤芯轴向垂直的单模光纤组件4的端面作为F_P光学干涉腔的第二腔镜；由于光信号离开单模光纤组件4端面后的发散角导致从F_P光学干涉腔第二腔镜出射的激光被F_P光学干涉腔第一腔镜反射后只有极少部分能够原路格平行对准并确保第一腔镜在惯性质量块22大位移过程中F_P光学干涉腔不但满足双光束转换为质量块的惯性位移从而改变F_P光学干涉腔第一腔镜与第二腔镜之间的干涉光程变采用硅_硅键合工艺实现光学加速度敏感芯片批量化制作，消除了晶圆异质聚集成引入的[0028]进一步的实施例中，所述惯性质量块22通过所述梁结构21连接在所述第二基底2下层弹性梁的下表面与所述第二基底2的下表面齐平。该设置使得第二基底的加工简单容两个腔镜反射回到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光强均低于入射光强的5%_20%，调原理对芯片内部F_P光学干涉腔第一腔镜与第二腔镜之间的干涉光程变化实现万分之一到光纤的两束干涉光具有相同光强且各自光强均低于入射光强的12%，反射光形成良好的学加速度敏感芯片具有类似0.707的最佳阻尼比，从而有效抑制非线性现象，减小信号失感芯片的一阶固有谐振频率为16KHz，在±200g加速度作用下惯性质量块22的最大位移量采用激光干涉信号解调方式下实现满量程十万分之五高分辨力和万分之一线性部与所述单模光纤的端面形成第二配合，通过玻璃焊料43将所述单模光纤组件4固定在所[0033]在另一个实施例中，参见图2中所示，在所述第三基底3背离所述第二基底2的一让其反射光回到F_P光学干涉腔，避免第三基底3引入的多界面反射光影响F_P光学干涉腔[0035]本申请还涉及一种微腔干涉仪原理的宽温高精度光学加速度敏感芯片的制造方工艺制作固定单模光纤组件4的光纤安装座11和通光孔12，光纤安装座11的作用是为光纤提供角度导向和限位使得封装固定后光纤端面与惯性质量块22第一面具有确定的空间距离，保证光学加速度敏感芯片与光纤封装制备出的光学加速度敏感芯片具有批量一致性，光纤安装座11另外的作用是为焊料和保护光纤的玻璃套管41提供导向通过KOH腐蚀和干法刻蚀组合工艺制作沉孔34和散光孔31，散光孔31用于在惯性质量块22光程后进一步发散，极大降低了在惯性质量块22的第二面图形化制作光学增透膜32的难的温度超过1000℃,而采用光学介质材料制作的光学膜的