[发明专利]回音壁微腔声学传感器

说明书

本发明公开了一种回音壁微腔声学传感器及其双环谐振腔的制备方法。所述传感器包括激光器、光谱系统和双环谐振腔；所述激光器用于发射激光至光谱系统；所述光谱系统用于将激光垂直反射至双环谐振腔。本发明提高了声学传感器的灵敏度且能高效检测声波。

技术领域

本发明涉及基于硅芯片的声学传感器领域，尤其涉及一种回音壁微腔声学传感器及其双环谐振腔的制备方法。

背景技术

传统声学传感器是将声压波转换成机械元件的振动，并通过压电、电阻率、磁导或电容的变化来定性检测这些振动。此种形式的传感器尺寸大、受噪声影响大、光损耗大。随着声学传感技术的不断发展成熟，应用领域对空间、时间和方向分辨率的要求越来越高，这就推动了超声波频率和微尺度传感设备的发展。

目前，传统声学传感技术仍然存在灵敏度不高、分辨率低、制备工艺复杂的问题。为了提高传统声学传感器的性能指标，腔体光机传感器作为一种新型的超精密光子传感器应运而生，提供了以亚阿米级精度进行精密光学测量的能力。它由一个与光学谐振腔耦合的符合机械特性的元件组成，机械元件在声波刺激的作用下会发生形变。光学谐振腔增强了这种形变的光学响应，允许精确测量刺激。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种回音壁微腔声学传感器及其双环谐振腔的制备方法，以解决现有技术中存在的灵敏度不高、分辨率低、制备工艺复杂的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种回音壁微腔声学传感器，包括激光器、光谱系统和双环谐振腔；

所述激光器用于发射激光至光谱系统；

所述光谱系统用于将激光垂直反射至双环谐振腔。

进一步的，所述双环谐振腔包括内悬臂梁、内圆环、外悬臂梁和外圆环；

所述内悬臂梁固定在内圆环的内侧；

所述外悬臂梁的一端固定在内圆环的外侧，另一端固定在外圆环上。

进一步的，所述内悬臂梁与内圆环的圆心重合，所述内悬臂梁将内圆环等分为三段；所述内悬臂梁的末端与外悬臂梁的末端对称设置。

进一步的，所述内悬臂梁为三叉星形状。

进一步的，所述光谱系统包括反射镜、光谱仪和聚焦物镜；

所述反射镜用于将激光器发射的激光垂直反射至双聚焦物镜、垂直透射至光谱仪；

所述聚焦物镜用于将反射镜反射的激光聚焦射入双环谐振腔。

进一步的，所述传感器还包括载物台、硅衬底和硅柱；所述硅衬底设置在载物台上；所述硅柱设置在硅衬底上；所述双环谐振腔设置在硅柱上。

进一步的，所述传感器还包括超声波声源；所述超声波声源设置在双环谐振腔的一侧。

一种双环谐振腔的制备方法，所述方法包括如下步骤：

在硅基氮化物晶片的上表面旋涂光刻胶并在光刻胶上定义双环谐振腔表面结构；

在所述双环谐振腔表面结构的表面蒸镀Ni；

将蒸镀Ni后的硅基氮化物晶片放入稀硝酸溶液中进行剥离，用丙酮溶液去除残余的光刻胶；

将定义的双环谐振腔表面结构转移至硅基氮化镓晶片的氮化镓层，显现出硅衬底的上表面；

将硅基氮化物晶片放入稀硝酸中完成剥离工艺，去除氮化镓表面的金属薄膜Ni；

对硅基氮化物晶片的硅衬底进行湿法刻蚀，获得用于支撑双环谐振腔的硅柱。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：