[发明专利]一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计

权利要求书

1.一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：包括输入硅纳米线(1)、弯曲硅纳米线(2)、输出硅纳米线(3)、质量块(4)、悬臂梁(5)、支撑结构(6)，所述弯曲硅纳米线(2)固定在质量块(4)上，所述弯曲硅纳米线(2)的一端与输入硅纳米线(1)耦合，所述弯曲硅纳米线(2)的另一端与输出硅纳米线(3)耦合，所述质量块(4)通过悬臂梁(5)与支撑结构(6)连接，所述输入硅纳米线(1)、弯曲硅纳米线(2)均固定在支撑结构(6)上；所述输入硅纳米线(1)的端面输入泵浦光，所述泵浦光耦合入输入硅纳米线(1)中以导波方式传输，然后通过倏逝场耦合的方式导波能量从输入硅纳米线(1)耦合入位于质量块(4)上的弯曲硅纳米线(2)中，在弯曲硅纳米线(2)中传输一段距离后，同样经由倏逝场耦合入输出硅纳米线(3)中，当输入加速度量，所述质量块(4)与支撑结构(6)发生相对位移，带动弯曲硅纳米线(2)相对输入硅纳米线(1)、输出硅纳米线(3)发生轴向位移，弯曲硅纳米线(2)和输出硅纳米线(3)的位移引发重叠长度改变，从而导致耦合效率变化，通过检测输出硅纳米线(3)输出光功率变化推算出弯曲硅纳米线(2)位移量，进而计算出输入加速度量大小。

2.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述输入硅纳米线(1)的一侧设置有半导体激光器(7)，所述输入硅纳米线(1)与半导体激光器(7)之间设置有透镜(8)，所述输出硅纳米线(3)的一侧设置有光电探测器(9)。

3.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述泵浦光的中心波长范围为1100nm至2200nm，所述泵浦光的光谱半高宽小于10nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述泵浦光输入输入硅纳米线(1)的耦合方式采用光栅衍射耦合、透镜聚焦或端面对准直接耦合，所述泵浦光输入输入硅纳米线(1)的耦合效率50％。

5.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述悬臂梁(5)采用T形梁结构或蛇形弹簧结构，所述质量块(4)、悬臂梁(5)、支撑结构(6)的材料均采用Si。

6.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述输入硅纳米线(1)、弯曲硅纳米线(2)、输出硅纳米线(3)的截面面积小于(1/20)λ²，所述λ为泵浦光的中心波长，所述弯曲硅纳米线(2)与输入硅纳米线(1)、输出硅纳米线(3)的间距小于(1/3)λ。

7.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述输入硅纳米线(1)与弯曲硅纳米线(2)的重叠长度为单个耦合周期的整数倍。

8.根据权利要求1所述的一种基于微纳波导倏逝场耦合的单片式光学MEMS加速度计，其特征在于：所述质量块(4)上弯曲硅纳米线(2)的半径大于50μm。