[发明专利]一种光学谐振器低温温度传感器及其制备、封装方法

权利要求书

1.一种光学谐振器低温温度传感器，其特征在于，包括器件，所述器件包括晶圆基片和设于所述晶圆基片上的温度敏感薄膜，所述温度敏感薄膜设有输入光栅耦合器、输出光栅耦合器和光信号传输部件，其中，

所述光信号传输部件包括光波导和光学谐振腔，所述光波导与所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器耦合，所述光波导将光信号由所述输入光栅耦合器耦合进入所述光学谐振腔并与所述光学谐振腔的光信号耦合后再从所述输出光栅耦合器耦合输出，所述光学谐振腔对光场具有限制作用；

所述温度敏感薄膜上方设有一层保护层，且所述保护层位于所述器件的顶层；

所述光学谐振器低温温度传感器，还包括封装结构，所述封装结构设置于所述器件的上方；所述封装结构包括第一光纤、第二光纤、第一光纤槽和第二光纤槽，其中，所述第一光纤、所述第二光纤分别设置于所述第一光纤槽、所述第二光纤槽内，所述第一光纤槽、所述第二光纤槽的端部分别与所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器采用紫外固化胶粘结，使光信号通过所述第一光纤、所述第二光纤分别与所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器耦合。

2.根据权利要求1所述的光学谐振器低温温度传感器，其特征在于，所述保护层为氧化硅层或氮化硅层。

3.根据权利要求1所述的光学谐振器低温温度传感器，其特征在于，

所述晶圆基片的厚度为500μm～2mm；

所述晶圆基片选用SOI、有氧化层的硅片、玻璃片、氮化硅片以及氧化硅片中任一种。

4.根据权利要求1所述的光学谐振器低温温度传感器，其特征在于，

所述温度敏感膜折射率大于所述晶圆基片折射率，使光场能被限制在所述温度敏感膜中；

所述温度敏感薄膜选用非柔性薄膜或柔性薄膜，所述非柔性薄膜为硅、锗、氮化硅薄膜中任一种，所述柔性薄膜为SU-8或PMMA。

5.根据权利要求1所述的光学谐振器低温温度传感器，其特征在于，

所述光学谐振腔为微环型、微盘型、光栅型以及纳米梁型谐振腔中任一种；

所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器为扇形光栅耦合器或矩形光栅耦合器。

6.一种权利要求1所述的一种光学谐振器低温温度传感器的制备方法，其特征在于，包括：

在晶圆基片的温度敏感薄膜上制备输入光栅耦合器、输出光栅耦合器、光波导以及光学谐振腔；

之后在所述温度敏感薄膜上方沉积一层保护层，且所述保护层位于所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器、所述光波导以及所述光学谐振腔的上表面，得到所述器件。

7.根据权利要求6所述的一种光学谐振器低温温度传感器的制备方法，其特征在于，在晶圆基片的温度敏感薄膜上制备输入光栅耦合器、输出光栅耦合器，其中，所述温度敏感薄膜选用非柔性薄膜或柔性薄膜；

当所述温度敏感薄膜选用非柔性薄膜时，在所述温度敏感薄膜上甩光刻胶，对光刻胶进行光刻显影形成图形化光刻胶，然后对没有光刻胶保护部分的所述温度敏感薄膜进行浅刻蚀，之后清洗掉光刻胶，得到图形化输入光栅耦合器、图形化输出光栅耦合器；

当所述温度敏感薄膜选用柔性薄膜时，直接曝光显影所述温度敏感薄膜，无需旋涂光刻胶及刻蚀。

8.根据权利要求6所述的一种光学谐振器低温温度传感器的制备方法，其特征在于，在所述温度敏感薄膜上制备光波导以及光学谐振腔，其中，所述温度敏感薄膜选用非柔性薄膜或柔性薄膜；

当所述温度敏感薄膜选用非柔性薄膜时，在所述温度敏感薄膜上甩光刻胶，对光刻胶进行光刻显影形成图形化光刻胶，然后对没有光刻胶保护部分的进行全刻蚀，之后清洗掉光刻胶，得到图形化光波导及图形化光学谐振腔；

当所述温度敏感薄膜选用柔性薄膜时，直接曝光显影图形化温度敏感膜，无需旋涂光刻胶及刻蚀。

9.一种权利要求1所述的光学谐振器低温温度传感器的封装方法，其特征在于，包括：

将器件固定在三维移动平台上，并将第一光纤、第二光纤分别固定在第一光纤槽、第二光纤槽上，然后将所述第一光纤槽、所述第二光纤槽分别以可拆卸式固定于六轴移动平台上；

向所述第一光纤加入激光信号，同时将所述第二光纤连接光功率计，通过调节所述三维移动平台的位置、以及所述六轴移动平台的位置和/或角度，使所述第一光纤、所述第二光纤分别对准所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器，确保输出功率最大；

在所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器上方点紫外固化胶，将所述第一光纤槽、所述第二光纤槽的端部分别与所述输入光栅耦合器、所述输出光栅耦合器固定，完成封装，最后将所述第一光纤槽、所述第二光纤槽从所述六轴移动平台上拆卸下来。