[发明专利]基于硅波导耦合特性的悬臂梁加速度检测计及系统

说明书

本发明涉及基于硅波导耦合特性的悬臂梁加速度检测计及系统，主要涉及加速度测量领域。本申请的波导为“U”形波导，在该“U”形波导的底边中，光以表面波的形式耦合进谐振腔，该“U”形波导的底边满足谐振条件的光在谐振腔内发生谐振。当系统受外力作用时，在加速度的作用下，第一悬臂梁和第二悬臂梁受惯性力的作用发生形变，使得该“U”形波导的底边中的谐振腔产生微小的变形，进而使“U”形波导的有效折射率改变，导致“U”形波导的谐振峰发生偏移，通过测量谐振点产生的偏移量，就可以标定相应的加速度值，并且由于谐振腔对第一悬臂梁和第二悬臂梁的微弱形变非常敏感，所以可用于制作高灵敏度、高分辨率的加速度计。

技术领域

本发明涉及加速度测量领域，主要涉及一种基于硅波导耦合特性的悬臂梁加速度检测计及系统。

背景技术

近年来，加速度计现已广泛应用于汽车工业、机器人、可穿戴设备、工程测振、地质勘探、导航系统、航空航天等多种领域，凡需要感测由于坠落、倾斜、移动、定位、撞击或振动产生微小变化的产品，都会用到加速度计。

现有技术中，加速度计悬臂梁式加速度计的悬臂梁上设置的敏感单元多为集成电容、压敏电阻等，通过检测敏感单元的电压或电流变化测量质量块的位移。

但是基于这些敏感元件的悬臂梁式加速度计其分辨率、灵敏度等性能参数不易提高。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种，以解决现有技术中但是基于这些敏感元件的悬臂梁式加速度计其分辨率、灵敏度等性能参数不易提高的问题。

为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种基于硅波导耦合特性的悬臂梁加速度检测计，悬臂梁加速度计包括：第一基底、第二基底、第一悬臂梁、第二悬臂梁、波导和贵金属层；第一基底和第二基底相对设置，第一悬臂梁和第二悬臂梁相对设置在第一基底和第二基底之间，且第一悬臂梁和第二悬臂梁之间存在空间，波导为“U”形波导，“U”形波导的两条相对的边分别设置在第一波导和第二波导中，“U”形波导的底边设置在第一悬臂梁靠近第二悬臂梁的一侧，“U”形波导的底边、第二悬臂梁、第一基底和第二基底形成一个密闭空间，贵金属层设置在密闭空间内，并紧贴第二悬臂梁设置。

可选的，该贵金属层的厚度大于波导内传输光的一个波长。

可选的，该贵金属层与“U”形波导的底边的距离小于波导内传输光的半个波长。

可选的，该第一悬臂梁的宽度小于第二悬臂梁的宽度。

可选的，该悬臂梁加速度计还包括透明弹性层，透明弹性层设置在贵金属层靠近波导靠近的一侧。

可选的，该悬臂梁加速度计还包括低折射绝缘层，低折射绝缘层设置在第一悬臂梁和波导之间。

可选的，该低折射绝缘层的材料为氟化镁。

可选的，该波导为硅波导或者光纤。

可选的，该第一基底、第二基底、第一悬臂梁、第二悬臂梁的材料均为硅材料。

第二方面，本申请提供还一种基于硅波导耦合特性的悬臂梁加速度检测系统，悬臂梁加速度检测系统包括：光源、光谱仪和第一方面任意一项的悬臂梁加速度计，光源和光谱仪分别设置在悬臂梁加速度计的波导的两端。

本发明的有益效果是：