[发明专利]波导的形成方法以及包含该波导的SF6气体无源传感器

说明书

本发明公开了一种波导的形成方法以及包含该波导的SF6气体无源传感器，波导的形成方法包括下列步骤：在硅衬底上生长绝缘层；在绝缘层的表面旋涂光刻胶；光刻光刻胶并形成波导结构；在波导结构内气相淀积玻璃以形成玻璃波导层；应用剥离技术除去没有被光刻的光刻胶以及位于波导结构以外的玻璃以形成波导主体；在波导主体上旋涂聚合物；光刻聚合物并固化后以形成腔室支柱；以及将腔室支柱的顶部通过键合技术形成腔室，多个腔室连接形成波导。本发明的波导的形成方法以及包含该波导的SF6气体无源传感器，其采用无源设计增加产品寿命、提升传感器灵敏度、具备实时在线监测功能。

技术领域

本发明是关于高压设备监测、传感领域，特别是关于一种波导的形成方法。

背景技术

电力工业中，高压开关设备约占SF6用气量80％以上，中压开关的用气量约占10％。在2014年，环网柜总量已达119.93万面，其中SF6气体环网柜占64％，即SF6气体环网柜总量在76.76万面；目前国内具有新型智能变电站5182座，以每个站点采购2台监测设备计算，每年占总数10％(500座)的智能变电站更换新的监测设备，一年需求量为1000台；SF6气体监测在电缆沟道中同样也有着很大的市场需求量，以北京市为例，北京市约有电缆井7200多个，电缆沟道约36万米，目前试点为200米装一组监测设备，其它点为1000米装配一组。所以综上所述，以目前的实际需求量而言，合理正常使用并监测SF6气体，是非常必要的。

基于高压放电电离法的SF6气体检测器件使用寿命较短，不能长期稳定的工作，漂移大，易误报，不适合定量在线检测；基于电化学法的SF6气体检测器件虽然具有较好的稳定性，但由于传感器参与反应，可能产生二次污染，要定期更换传感器，增加了后期投入。目前研究发现，基于红外吸收法的SF6检测器件和设备在性能上具有较大优势，但设备体积庞大，检测周期长，不适合构建监测网络和进行实时检测。同时，传统SF6气体检测传感器多为有源器件，有源器件必然会引入器件寿命和供电问题。现有的手持式设备虽然解决了设备体积过大的问题，但存在电池供电问题，其次该设备进行气体检测为被动检测，即只有在人巡检的时候才有可能发现气体泄露，无法进行实时在线检测。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种波导的形成方法，其因光在传感器表层的波导材料中传播，且光纤与传感器直接耦合，不需要专门的光吸收气室和光路反射装置，因而可减小设备体积和避免二次污染的优点；采用无源设计增加产品寿命、提升传感器灵敏度、具备实时在线监测功能。

为实现上述目的，本发明提供了一种波导的形成方法，包括下列步骤：在硅衬底上生长绝缘层；在绝缘层的表面旋涂光刻胶；光刻光刻胶并形成波导结构；在波导结构内气相淀积玻璃以形成玻璃波导层；除去没有被光刻的光刻胶以及位于波导结构以外的玻璃以形成波导主体；在波导主体上旋涂聚合物；光刻聚合物并固化后以形成腔室支柱；以及将腔室支柱的顶部通过键合技术形成腔室，多个腔室连接形成波导。

在一优选的实施方式中，波导为螺旋形波导。

在一优选的实施方式中，在除去没有被光刻的光刻胶以及位于波导结构以外的玻璃以形成波导主体后还包括使用加热技术去除残留的水汽。

在一优选的实施方式中，绝缘层用于隔离硅衬底和玻璃。

在一优选的实施方式中，聚合物采用PDMS聚合物。

在一优选的实施方式中，光刻胶采用SU8光刻胶。

在一优选的实施方式中，除去没有被光刻的光刻胶以及位于波导结构以外的玻璃采用剥离技术。