[发明专利]一种基于微环结构的接触型线性应力传感器及其应力检测方法

权利要求书

1.一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，包括依次连接的宽谱光源、微环谐振腔、频谱分析仪；

所述微环谐振腔从下至上依次包括基底、下限制层、信道直波导和微环波导、上限制层；

所述信道直波导和微环波导所在区域为折射率敏感区域，即应力接触检测区；

当信号光从信道直波导左端口输入后，在邻近微环谐振腔时发生相互耦合，使信道输入的部分光功率不断地耦合进入微环谐振腔中，同时微环谐振腔中的部分光功率也不断地耦合进入信道直波导中，并由信道直波导的右端口输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述微环波导的谐振半径R的取值范围为0.2μm-5μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述微环波导与信道直波导之间间隔H的取值范围为0.2μm-5μm。

4.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述基底为长方体。

5.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述基底的厚度为500um，所述上限制层和所述下限制层的厚度均为18-22μm。

6.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述上限制层和所述下限制层的厚度均为20μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于微环结构的接触型线性应力传感器，其特征在于，所述基底的材质为硅、二氧化硅或聚甲基丙烯酸甲酯；

所述上限制层、下限制层的材料为硅、二氧化硅或铌酸锂。

8.权利要求1-7任一所述接触型线性应力传感器进行应力检测的方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)在未施加应力时，将信道光通过信道直波导的左端，用频谱分析仪分析信道直波导的右端的输出光谱，得到未施加应力时对应的有效折射率下微环波导谐振波长λ₁；

(2)对上述接触型线性应力传感器施加应力，将信道光通过信道直波导的左端，用频谱分析仪分析信道直波导的右端的输出光谱，得到当前应力下对应的有效折射率变化后的微环波导谐振波长λ₂；

(3)通过式(Ⅰ)得出当前谐振波长漂移对应的相位变化δn：

Δλ＝λ₁-λ₀＝2πRδn/m (Ⅰ)

式(Ⅰ)中，R为微环波导的谐振半径，m为衍射级数；

通过式(Ⅱ)得到应力的σ的大小：

δn＝κσ (Ⅲ)

式(Ⅲ)中，κ为比例系数。

9.根据权利要求8所述的接触型线性应力传感器进行应力检测的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对折射率敏感区域施加应力。