[实用新型]一种光纤端面微悬臂梁传感器

说明书

本实用新型公开了一种光纤端面微悬臂梁传感器，光纤端面微悬臂梁传感器包括：光纤；悬臂梁结构，通过飞秒激光双光子聚合技术聚合在所述光纤的一端面；所述悬臂梁结构为聚合物结构，悬臂梁结构包括支柱和微悬臂梁；微悬臂梁与光纤的端面平行。本实用新型通过飞秒激光双光子聚合技术制备的光学端面微悬臂梁为聚合物材料，弹性比硅基材料大，可以极大地增大探测灵敏度；制备方法属于增材制造，实现光纤与悬臂梁的一体化，结构紧凑；对光纤本身不造成任何损伤或破坏；同时节省了加工时间，使制造方式更具灵活性。本实用新型提出的用飞秒激光双光子聚合技术固化出的光纤端面微悬臂梁具有小尺寸、高弹性的特点，其可应用于多领域。

技术领域

本实用新型涉及的是一种光纤端面微悬臂梁传感器，属于传感器技术领域。

背景技术

光纤式传感器能具有灵敏度高、精度高、抗干扰能力强、动态响应范围大、耐高压、耐腐蚀等突出优点。

现有的光纤式传感器，一般通过以下方法制作而成：

飞秒激光烧蚀，采用飞秒激光超短脉冲对光纤端面直接进行减材制造，当激光脉冲入射时，光纤材料吸收光子所产生的能量将在仅有几个纳米厚度的吸收层迅速积聚，在瞬间内生成的电子温度值将远远高于材料的熔点，光纤指定区域最终到达高密度、超热、高压的等离子体状态，实现对光纤的非热熔性烧蚀。经此种方法制作的氢气传感器，悬臂梁结构是由光纤本身材料形成，刚度较大，不利于悬臂梁形变；另外，此方法的工作量大，加工后的结构表面粗糙，使得传感器的分辨率较低。

聚焦离子束铣削，采用由离子源发射的经过加速聚焦后的离子束作为入射束，光纤材料在高能量的离子与光纤表面原子碰撞的过程中被溅射剥离，从而实现对光纤端面指定区域的减材制造。经此种方法制作的氢气传感器，悬臂梁结构也是由光纤本身材料形成，刚度较大，不利于悬臂梁形变；且该制作方法的耗时长，效率低下。

硅悬臂梁粘黏法，利用紫外固化胶在光纤端面直接粘黏商用硅悬臂梁，或将硅悬臂梁粘黏到封装管端面，再对光纤进行封装，这种粘黏的制作方法需要高精度微操作手，且易脱落，悬臂梁平直度难以控制，硅基材料刚度较大，不利于悬臂梁形变。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种光纤端面微悬臂梁传感器，包括：

光纤，包括纤芯和包层；

悬臂梁结构，通过飞秒激光双光子聚合技术聚合在所述光纤的一端面；

所述悬臂梁结构为聚合物结构，悬臂梁结构包括支柱和微悬臂梁；

所述支柱的第一端与光纤端面的包层结合；所述微悬臂梁的一端固定在支柱的第二端，所述微悬臂梁的另一端悬空在纤芯上方形成悬臂，所述微悬臂梁与光纤的端面平行。

进一步的，沿垂直于光纤端面的方向，所述悬臂在光纤端面上的投影覆盖纤芯。

进一步的，所述传感器的微悬臂梁的厚度不大于10μm，宽度为不大于100μm；所述支柱的高度不大于200μm。

进一步的，所述光纤端面微悬臂梁传感器为氢气传感器，所述微悬臂梁表面镀有氢敏感膜。

进一步的，所述氢敏感膜为钯膜。

进一步的，所述钯膜的厚度小于1μm。

进一步的，所述钯膜的厚度为50~150nm。

进一步的，所述氢气传感器的微悬臂梁的厚度不大于5μm，宽度范围为5~30μm；所述支柱的高度为20~80μm。

进一步的，所述传感器为温度传感器、折射率传感器、湿度传感器、振动信号传感器、磁场传感器、生物传感器中的任意一种。