[发明专利]一种三轴光纤加速度计

说明书

本申请涉及一种三轴光纤加速度计，包括：波导入口、波导出口、波导、X轴加速结构、Y轴加速结构以及Z轴加速结构，波导入口、波导出口、波导、X轴加速结构、Y轴加速结构以及Z轴加速结构均设置在基层上；其中，波导的起始端连接波导入口，波导的截止端连接波导出口；X轴加速结构和Z轴加速结构均设置在波导入口、波导以及波导出口围成的“U型”区域内。本申请中的三轴光纤加速度计结构紧凑，只需一根波导单进单出串接传感器，用于检测X轴加速度、Y轴加速度、Z轴加速度，即可实现三轴加速度传感。该三轴光纤加速度计极大地简化了封装难度，减小了传感器的尺度，降低了光纤加速度计的制造成本。

技术领域

本申请涉及光学领域和微机电系统领域，具体而言，涉及一种三轴光纤加速度计。

背景技术

近年来，建立在绝缘体上硅(SOI)平台上的光学系统和微机电系统(MEMS)引起了人们极大的兴趣，主要由于其CMOS兼容性，在许多紧凑型系统的设计和大批量制造中具有广阔的应用前景。

在MEMS技术的各类传感器中，基于电容的加速度计由于其简单和直接的制造工艺最受欢迎。然而，这些MEMS器件也显示出一些缺点，如卷曲效应和寄生电容。克服这些缺点的一种方法是使用光学传感技术。一般来说，与电容式传感器相比，这些光学传感器的灵敏度和分辨率更高。

现有的光学传感器中，一种应用最为广泛的是基于光纤传感的传感器。然而，基于光纤传感的加速度计通常需要将3个独立的单轴加速度计通过封装组合起来，这会带来3轴之间正交性的封装装配困难和复杂的光路(通常需要3根或6根光纤)或较大的封装体积。这种对封装有较大的要求并且具有较大的体积严重制约了光纤加速度计的发展。目前商用光纤加速度计的体积往往较大，并且价格在数万元左右，因此通常只会用于特殊EMC环境，而无法体现出光纤传感器无源且长期可靠的优势。

发明内容

本申请的目的是提供一种三轴光纤加速度计，该加速度计只需要一根光纤单进单出串接传感器，实现三轴加速度传感，降低光纤加速度计的体积和制造成本。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请提供一种三轴光纤加速度计，包括：波导入口、波导出口、波导、X轴加速结构、Y轴加速结构以及Z轴加速结构，波导入口、波导出口、波导、X轴加速结构、Y轴加速结构以及Z轴加速结构均设置在基层上；

其中，波导的起始端连接波导入口，波导的截止端连接波导出口；

X轴加速结构和Z轴加速结构均设置在波导入口、波导以及波导出口围成的“U型”区域内。

于一实施例中，Y轴加速结构设置在远离波导入口以及波导出口的一端。

于一实施例中，三轴光纤加速度计还包括：

布拉格光栅，设于靠近波导入口一侧的波导上。

于一实施例中，X轴加速结构包括：

X轴质量块；

第一微环-椭圆盘谐振结构，设于X轴质量块上；以及

至少一个X轴弹簧梁，与X轴质量块连接。

于一实施例中，Y轴加速结构包括：

Y轴质量块；

第二微环-椭圆盘谐振结构，设于Y轴质量块上；以及

至少一个Y轴弹簧梁，与Y轴质量块连接。

于一实施例中，Z轴加速结构包括：

Z轴质量块；

至少一个Z轴弹簧梁，与Z轴质量块连接；以及