[发明专利]一种衍射型硅光加速度传感器

说明书

本申请涉及一种衍射型硅光加速度传感器，光纤在功能上分为了入射光纤和出射光纤，通过读取出射光纤的光强变化，既可以得到加速度信息。当布拉格反射镜阵列和布拉格反射镜的间距是一个光纤发出光线波长时，两个表面反射的光是同相，可视为全反射；当振动发生时，布拉格反射镜阵列和布拉格反射镜距离发生变化，变化1/4个波长时，两个表面的反射为异相，出现相消干涉，从而振动的产生会导致出射光纤的光强度发生变化。布拉格反射镜阵列设置于基底硅基材料上，布拉格反射镜设置于质量块上，结构简单，加工方便，占用空间小，能够通过MEMS制造工艺批量制造。

技术领域

本申请属于光子传感器技术领域，尤其是涉及一种衍射型硅光加速度传感器。

背景技术

目前，微机电(MEMS)加速度计通常是电容式，但电容式加速度计具有低灵敏度、高功耗、温度依赖性高和高交叉敏感性的缺点，并且无法对电磁干扰免疫，因此不适合作为卫星等航空航天应用。

而光学MEMS传感器经常用于工业过程，航空航天和军事应用，光学MEMS传感器对电磁干扰免疫性强，能够适应高温等危险环境应用场景。

KazemZandi等在论文《Design and Demonstration of an In-Plane Silicon-on-Insulator Optical MEMS Fabry–Pérot-Based Accelerometer Integrated WithChannel Waveguides》公开了一种传感器，如图1所示，其需要使用左右两个质量块，导致结构复杂，且在加工过程中两个质量块容易因为加工误差产生质心偏移。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中上的不足，从而提供一种衍射型硅光加速度传感器及芯片的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种衍射型硅光加速度传感器，包括：

基底硅基材料，中间具有空腔；

固定锚，位于基底硅基材料顶部；

波导块，与光纤连接，作为光纤发出或者接收光线的通路；

质量块，位于空腔内，四角通过弹性连接结构与固定锚连接，所述质量块的振动敏感方向与所述波导块引入和引出的光线方向平行；

布拉格反射镜阵列，设置于基底硅基材料上，为间隙设置的一排具有空腔的凸起；

布拉格反射镜，成型于所述质量块顶部，为中间具有空腔的凸起；

所述光纤的入射光纤能够发出光线经过波导块后一部分被布拉格反射镜阵列反射，另一部分光线从布拉格反射镜阵列的间隙穿过被布拉格反射镜反射，两部分被反射的光线叠加后经波导块以及光纤的出射光纤所收集。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述固定锚为成型在基底硅基材料顶部四角的凸块。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述弹性连接结构为弹簧形，且4个所述弹性连接结构呈中心对称设置，中心对称点与质量块的质心共点。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，4个所述弹性连接结构与所述固定锚的连接点组成第一矩形四个顶点，4个所述弹性连接结构与所述质量块的连接点组成第二矩形四个顶点，所述第一矩形大于第二矩形。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述第一矩形的第二矩形的对角线共线，且相交于质量块的质心。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述波导块位于两个固定锚之间的开口处。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述光纤、波导块、布拉格反射镜阵列为两组，且分别位于质量块的两侧，所述布拉格反射镜也为两个，分别成型于所述质量块的两侧。

优选地，本发明的衍射型硅光加速度传感器，所述衍射型硅光加速度传感器使用SOI晶片通过MEMS工艺制备得到。