[发明专利]基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜、FP腔光纤声传感器

权利要求书

1.一种基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜，其特征在于，包括软膜和镀在软膜下方的介质硬膜，所述软膜的直径大于介质硬膜的直径，使得软膜和介质硬膜形成外凸式结构，所述介质硬膜包括若干第一介质层和若干第二介质层，所述第一介质层的折射率大于第二介质层的折射率，所述第一介质层和第二介质层由下至上依次交替层叠。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜，其特征在于，所述软膜为由PDMS制成的橡胶膜或硅胶膜。

3.根据权利要求1所述的基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜，其特征在于，所述第一介质层由五氧化二铌制成，所述第二介质层由氟化镁制成。

4.根据权利要求1所述的基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜，其特征在于，所述介质硬膜的厚度为500-2000nm。

5.根据权利要求1所述的基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜，其特征在于，所述软膜的厚度为0.5-10μm。

6.权利要求1所述基于MEMS工艺的外凸式双层压力敏感膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在纯净的二氧化硅基片上旋涂一层负性光刻胶，利用高能辐射透过一掩膜板上开设的特定图形通孔对负性光刻胶曝光，用显影液去除曝光后性质改变的负性光刻胶，得到与掩膜板对应的图形形状的空槽，以剩下的光刻胶作为掩膜，使用ICP对整个二氧化硅基片表面进行刻蚀，在二氧化硅基片上得到对应图形的标记和图案；然后用丙酮溶液除掉负性光刻胶；

S2、在做好标记和在图案处刻蚀出小圆坑的二氧化硅基片上蒸镀一层介质硬膜，此时小圆坑中填满介质硬膜；

S3、再次涂上正性光刻胶，利用另一个与步骤S1中掩膜板相同位置开设有相同图形通孔的掩膜板进行定位，步骤S3中的掩膜板还开设有圆形通孔；经过与步骤S1相同的曝光、溶解步骤，在位于小圆坑中的介质硬膜上形成小圆柱体状的正性光刻胶；

S4、使用ICP对整个二氧化硅基片进行刻蚀，打掉裸露在外的介质硬膜，使用丙酮溶液除去起保护作用的正性光刻胶，保留填充在二氧化硅基片上小圆坑中的介质硬膜；

S5、再次在介质硬膜周围涂上负性光刻胶，利用另一个与步骤S1中掩膜板相同位置开设有相同图形通孔的掩膜板进行定位，步骤S5中的掩膜板还开设有圆形通孔，其圆心与步骤S3中掩膜板开设的圆形通孔的圆心重合；经过与步骤S1相同的曝光、溶解步骤，在负性光刻胶中形成一圆柱体空槽，圆柱体空槽的底部为介质硬膜；将软膜溶液填充在圆柱体空槽中，形成软膜；

S6、去除负性光刻胶和二氧化硅基片，即得到外凸式双层压力敏感膜。

7.一种基于MEMS工艺的FP腔光纤声传感器，其特征在于，包括权利要求1所述的外凸式双层压力敏感膜或利用权利要求6所述的制备方法制得的外凸式双层压力敏感膜，还包括毛细玻璃管和单模光纤，所述单模光纤位于毛细玻璃管内，所述毛细玻璃管包括毛细玻璃管左端和毛细玻璃管右端，所述单模光纤包括单模光纤左端和单模光纤右端，所述毛细玻璃管左端和单模光纤左端连接，所述毛细玻璃管右端与软膜连接，所述单模光纤右端与介质硬膜之间形成一空气腔作为FP腔体。

8.根据权利要求7所述的基于MEMS工艺的FP腔光纤声传感器，其特征在于，所述介质硬膜与单模光纤的纤芯横截面相对设置，所述介质硬膜的直径等于或大于单模光纤的纤芯横截面直径。

9.根据权利要求7所述的基于MEMS工艺的FP腔光纤声传感器，其特征在于，所述软膜的直径与毛细玻璃管的外径相等。

10.根据权利要求7所述的基于MEMS工艺的FP腔光纤声传感器，其特征在于，所述单模光纤的横截面中心和外凸式双层压力敏感膜的中心均在毛细玻璃管的轴线上。