[发明专利]利用多普勒效应的接触式振动光子传感器及其制造方法

说明书

本申请涉及一种利用多普勒效应的接触式振动光子传感器及其制造方法。利用多普勒效应的接触式振动光子传感器，包括外封装层（9），所述外封装层（9）内还包括：硅基材料（1）和镜面体（2）；所述硅基材料（1）包括侧壁（10）和顶部开口的由侧壁（10）包围形成的腔体（11）；所述镜面体（2）设置于腔体（11）内，且所述镜面体（2）顶部具有镜面层（21），所述镜面体（2）的侧面通过悬臂梁（22）与所述侧壁（10）连接，所述悬臂梁（22）为弹簧形。本申请的接触式振动光子传感器利用多普勒效应提供准确的精准度，使用弹簧形的悬臂梁，可以提高镜面体（2）的振幅，提高传感器感应振动时的灵敏度。

技术领域

本申请属于光子芯片技术领域，尤其是涉及一种利用多普勒效应的接触式振动光子传感器及其制造方法。

背景技术

作为信息科技产业的第三次革命，物联网（IOT）要求通过各种信息传感器实现万物互联。在互联方式的选择中，全光网由于其网络传输和交换过程全部通过光纤实现，不必在其中实现电光和光电转换，从而大大提高网速及可靠性的优势，成为相较于传统电缆网络的更优解。在全光网络中，传统的诸如压电式、电容式、压阻式传感器在接入时存在着诸如带宽限制、时钟偏移、严重串话、高功耗等缺点。因此，在传感器的选择中，通过光学原理进行振动检测的传感器成为不二之选。

目前通过光学原理进行振动测量的技术主要有两种，一种是光纤振动传感技术，另一种是激光多普勒振动测量技术。

光纤振动传感技术根据调制类型可分为强度调制型、相位调制型、波长调制型、偏振态调制型以及模式调制型。目前在市场产品中较为普遍的是强度调制型和波长调制型。强度调制型光纤振动传感器的基本原理是待测物体振动引起光纤中传输光光强的变化，通过检测光强的变化来测量振动。此类传感器的优点是结构简单、成本低、容易实现，因此开发及应用较早。但由于原理的限制，其易受光源波动及连接器损耗等影响，并且其检测量光强受光路影响及环境影响较大，因此只能适用于低精度要求、干扰源较小的场合。波长调制型光纤振动传感器的基本原理是待测物体振动直接或间接作用于敏感光纤，引起光纤中传输光的波长改变，进而通过测量光波长的变化来检测振动。目前波长调制型光纤振动传感器采用光纤布拉格光栅结构，内含布拉格光栅的光纤被固定于悬臂梁上，待测物体振动引起悬臂梁振动，带动光栅产生周期性拉伸或收缩，从而引起传输光波长变化以测量振动。此类传感器的优点是抗电磁干扰、传输距离远、可复用，但其存在系统测量精度受空间分辨力制约、检测信号较弱，需要极高信噪比的缺点。

激光多普勒振动测量技术是利用激光多普勒效应、光外差干涉等原理对物体振动进行测量的一种测量技术。现有的激光多普勒振动测量技术以其精度高、无接触、动态范围大等优势在振动测量领域中成为极具发展潜力与应用前景的前沿技术。但是该技术依旧存在一些缺点未被克服，例如斑点噪声、难以测量对激光反射不敏感物体以及一段光路暴露在外界环境中，受环境影响较大的问题。斑点噪声是指由于目标表面粗糙度的多样化，这使得激光从不同粗糙度表面散射后形成不同的散斑特征，而散斑的存在又进一步影响了测量载噪比的大小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种利用多普勒效应的接触式振动光子传感器及其制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用多普勒效应的接触式振动光子传感器，包括外封装层，所述外封装层内还包括：

硅基材料，包括侧壁和顶部开口的由侧壁包围形成的腔体；

镜面体，设置于腔体内，所述镜面体顶部具有镜面层，所述镜面体的侧面通过悬臂梁与所述侧壁连接，所述悬臂梁为弹簧形。

优选地，本发明的利用多普勒效应的接触式振动光子传感器，镜面体为轴对称的、至少具有平行的两边柱形体。

优选地，本发明的用多普勒效应的接触式振动光子传感器，所述镜面体为立方体形时，可以是两条对边通过悬臂梁与侧壁连接，或者四边都通过悬臂梁与侧壁连接。