[发明专利]光学标准具及其制备方法及在波长解调系统的应用

权利要求书

1.一种能够测温的光学标准具，其特征在于，包括：

硅基材料层(1)，顶部和底部分别镀有光学薄膜层(4)；

热敏电阻(2)，位于硅基材料层(1)中心，为环形；

定值电阻(3)，为3个，围绕所述热敏电阻(2)设置；

所述热敏电阻(2)和定值电阻(3)由溅射在光学薄膜层(4)上的金属层形成，且热敏电阻(2)与定值电阻(3)形成环形电路，所述环形电路上具有供电节点和测电节点，供电节点接受外部供电后，所述环形电路形成并联的两条支路，两条支路分别为串联在一起的热敏电阻(2)与其中一个定值电阻(3)以及剩余两个的串联设置的定值电阻(3)，测电节点位于热敏电阻(2)与定值电阻(3)或者定值电阻(3)与定值电阻(3)之间；

热敏电阻(2)围成区域的硅基材料层(1)及其顶部和底部的光学薄膜层(4)形成法布里-珀罗干涉结构。

2.根据权利要求1所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述热敏电阻(2)为铂，定值电阻(3)为镍铬合金。

3.根据权利要求1或2所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述热敏电阻(2)以及定值电阻(3)四周具有空腔。

4.根据权利要求3所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，

所述定值电阻(3)为长方形，围绕所述定值电阻(3)四周的空腔为相互平行的长条状。

5.根据权利要求1所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述光学薄膜层(4)为多层介质膜，依次为TiO₂膜、SiO₂膜、TiO₂膜、SiO₂膜和TiO₂膜。

6.一种制备权利要求1-5任一项的光学标准具的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：取一硅基材料层(1)，在所述硅基材料层(1)顶部和底部分别镀光学薄膜层(4)形成法布里-珀罗干涉结构；

S2：在硅基材料层(1)顶部的光学薄膜层(4)上涂覆光刻胶形成光刻胶层(5)，并形成图案，所述图案与热敏电阻(2)及定值电阻(3)对应；

S3：使用磁控溅射工艺在热敏电阻(2)对应位置和定值电阻(3)对应位置分别溅射金属；

S4：减薄金属层(6)并去除光刻胶层(5)，保留图案中的金属以形成热敏电阻(2)和定值电阻(3)；

S5：封装并通过金属导线使热敏电阻(2)与定值电阻(3)形成环形电路，所述环形电路上具有供电节点和测电节点，供电节点接受外部供电后，所述环形电路形成并联的两条支路，两条支路分别为串联在一起的热敏电阻(2)与部分定值电阻(3)以及剩余的串联设置的定值电阻(3)，测电节点位于两条支路的中间处。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在S2步骤后、S3步骤前，使用刻蚀工艺在所述热敏电阻(2)以及定值电阻(3)四周刻蚀形成空腔。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光学薄膜层(4)为多层介质膜，依次为TiO₂膜、SiO₂膜、TiO₂膜、SiO₂膜和TiO₂膜。

9.一种波长解调方法，其特征在于，使用权利要求1-5任一项的光学标准具，包括以下步骤：

使用特定波长的入射光线射入热敏电阻(2)所包围区域，并测量从光学标准具另一端射出的透射光谱的衍射条纹，并进一步测得透射光谱的波长；

通过外部供电连接供电节点，并通过测电节点测量两个测电节点之间的电压，利用测得的电压、外部供电的电压、定值电阻(3)的电阻值，热敏电阻的温度与电阻值特性，求出热敏电阻(2)所包围区域的温度；

利用得到的温度建立测得波长与标准温度下的补偿波长的对应关系。

10.根据权利要求9所述的波长解调方法，其特征在于，

使用光线入射热敏电阻(2)所包围区域，记录光线的衍射条纹，并测得透射光谱的波长λ，计算方法为：

n为硅基材料层(1)的折射率，L为硅基材料层(1)厚度，θ为入射角度，垂直入射时cosθ＝1，δ为相位差、通过测量透射光的衍射条纹的宽度得到；

热敏电阻(2)所包围区域的温度T的计算方法为：其中R₄为当前温度下的热敏电阻(2)的电阻，R₀是热敏电阻(2)在标准温度T₀下的电阻，α为热敏电阻(2)的制备材料所决定的温度系数，R₁、R₂、R₃分别是三个定值电阻(3)，R₃与热敏电阻(2)处于同一支路，U_s为供电节点的供电电压，U₀为测电节点处测量得到的电压；

利用得到的温度建立测得波长与标准温度下的补偿波长的对应关系的方法为：温度补偿系数k为T’标准温度，λ’为同样的光线在T₀温度下由通过所述光学标准具而测得的补偿波长。