[发明专利]一种光纤尖端超声传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种光纤尖端超声传感器，其特征在于，包括：

传感膜，包括一检测面和一支撑面，所述检测面用于接收超声检测振动信号，所述支撑面与传感柱相连接，所述传感膜在所述超声检测振动信号的作用下发生弹性形变；

传感柱，与所述传感膜的支撑面相连接，用于支撑所述传感膜，并在超声检测振动信号的作用下发生弹性形变；

支撑座，包括一光纤接触面和一传感柱接触面，所述传感柱接触面与所述传感柱相连接，用于支撑所述传感柱，所述光纤接触面与单模光纤相连接，用于增加所述支撑座与所述单模光纤间的摩擦力；

单模光纤，包括一光纤端面，所述光纤端面与所述支撑座相连接，所述单模光纤用于根据干涉结果输出相应的光信号。

2.根据权利要求1所述的光纤尖端超声传感器，其特征在于，所述传感膜与所述传感柱、所述支撑座形成一腔体，所述腔体的腔长随着所述传感膜和所述传感柱的弹性形变发生周期性的变化，改变所述超声传感器的反射谱自由光谱范围和干涉结果。

3.根据权利要求1所述的光纤尖端超声传感器，其特征在于，所述传感膜为圆形传感膜，所述圆形传感膜的厚度为5-10μm，半径为45-60μm。

4.根据权利要求3所述的光纤尖端超声传感器，其特征在于，所述支撑座为圆环形支撑座，所述圆环形支撑座的外圆半径和厚度与所述圆形传感膜保持一致，所述圆环形支撑座的内圆半径为10-20μm。

5.根据权利要求1所述的光纤尖端超声传感器，其特征在于，所述传感柱的数量为3，高度为70-90μm。

6.一种光纤尖端超声传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一单模光纤，将所述单模光纤进行切割获得一平滑的光纤端面；

通过光纤固定管将所述单模光纤固定在三维位移平台上，让所述平滑的光纤端面朝下；

将光刻胶滴在盖玻片上，并将载有光刻胶的盖玻片置于所述平滑的光纤端面的下方；

利用所述三维位移平台控制所述单模光纤，将所述平滑的光纤端面缓慢浸入所述光刻胶中；

利用物镜观察到所述光刻胶均匀覆盖所述平滑的光纤端面后，利用激光对所述平滑的光纤端面进行激光直写，在所述平滑的光纤端面上得到一圆柱体结构；

取出所述单模光纤，对所述圆柱体结构进行清洗，完成清洗后进行后固化，得到所述超声传感器；

其中，所述圆柱体结构包括一圆形传感膜、圆环形支撑座以及传感柱，所述传感柱设置在所述圆环形支撑座上，用于支撑所述圆形传感膜。

7.根据权利要求6所述的光纤尖端超声传感器的制备方法，其特征在于，在利用激光对所述平滑的光纤端面进行激光直写时，包括：

利用532nm皮秒的激光对所述平滑的光纤端面进行激光直写，激光功率设置在1.98-2.16mW，曝光时间设置在1-1.5ms。

8.根据权利要求6所述的光纤尖端超声传感器的制备方法，其特征在于，在对所述圆柱体结构进行清洗时，包括：

利用无水乙醇或丙酮对所述圆柱体结构进行清洗。

9.根据权利要求6所述的光纤尖端超声传感器的制备方法，其特征在于，在进行后固化时，包括：

将UV固化灯设置在距离所述圆柱体结构15-35mm的位置，进行后固化。

10.根据权利要求9所述的光纤尖端超声传感器的制备方法，其特征在于，在进行后固化时，还包括：

设置所述UV固化灯的光照强度为1500-4500mW/cm²，对所述圆柱体结构进行后固化，固化时间为5-10分钟。