專利名稱：集成光波導(dǎo)加速度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于集成光學(xué)和傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的諧振 式集成光波導(dǎo)加速度計(jì)，更確切的說(shuō)是一種單片集成的高靈敏度的加速度計(jì)。
背景技術(shù)：
加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)和控制檢測(cè)設(shè)備的重要測(cè)試元件。無(wú)論是慣 性導(dǎo)航還是慣性制導(dǎo)都是利用加速度計(jì)敏感這一特性來(lái)測(cè)試載體的運(yùn)動(dòng)加速度。 目前，加速度計(jì)以已廣泛應(yīng)用于航空、航海、宇航、地震檢測(cè)、精確制導(dǎo)和控制。 加速度計(jì)的種類眾多，包括擺式加速度計(jì)、撓性加速度計(jì)、電磁加速度計(jì)、微機(jī) 電(MEMS)加速度計(jì)、光學(xué)加速度計(jì)等。
光學(xué)加速度計(jì)具有抗電磁干擾，高靈敏度和高信噪比，穩(wěn)定性高等眾多優(yōu)點(diǎn)， 是近年來(lái)加速度計(jì)研究領(lǐng)域的主要研究方向之一。光學(xué)加速度計(jì)的檢測(cè)原理如 下由于敏感元件(質(zhì)量塊)中的光信號(hào)受到被測(cè)加速度的調(diào)制，經(jīng)光學(xué)回路的
透射、反射或干涉后，光探測(cè)器接收到的光信號(hào)所對(duì)應(yīng)的光學(xué)性質(zhì)如光強(qiáng)、相位 或諧振頻率發(fā)生變化，再送入光電探測(cè)器，通過(guò)相應(yīng)的解調(diào)技術(shù)以獲得被測(cè)物理 量。目前研究較多的光學(xué)加速度計(jì)主要包括相位調(diào)制型和頻率(波長(zhǎng))調(diào)制型。 相位調(diào)制型光學(xué)加速度計(jì)是傳感光學(xué)元件，如光纖等受慣性力的作用導(dǎo)致傳輸光 相位變化，通過(guò)相位變化量檢測(cè)加速度值。這類加速度i十一般采用邁克爾遜、馬 赫一曾德爾或法羅布一珀羅腔等光學(xué)結(jié)構(gòu)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)光和參考光干涉后的光 強(qiáng)變化檢測(cè)加速度。其主要的缺點(diǎn)是當(dāng)兩束光信號(hào)之間的相位差較小時(shí)，光強(qiáng)變 化不明顯，因此其檢測(cè)靈敏度不高。頻率調(diào)制型光學(xué)加速度計(jì)是在相位調(diào)制型的 基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，采用具有周期性頻率選擇功能的特殊器件結(jié)構(gòu)，如光柵、光 纖光柵、諧振環(huán)等，利用諧振頻率和慣性力之間的關(guān)系檢測(cè)加速度，當(dāng)被測(cè)敏感 元件由于加速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生慣性力或位移時(shí)，引起光路系統(tǒng)諧振頻率的位移變化， 通過(guò)檢測(cè)諧振頻率的水平位移量得到加速度值。由于信號(hào)光相位差的微小變化經(jīng)多光束干涉增強(qiáng)進(jìn)一步被放大，因此其檢測(cè)靈敏度更高。但由于環(huán)境溫度擾動(dòng)和 波導(dǎo)雙折射等因素的影響導(dǎo)致的諧振譜線水平位移和不對(duì)稱分布，會(huì)導(dǎo)致器件檢 測(cè)靈敏度明顯下降。
從元器件的系統(tǒng)構(gòu)成來(lái)看，目前的光學(xué)加速度計(jì)的光學(xué)敏感器件和傳輸光路 的系統(tǒng)構(gòu)成主要由光纖、光柵、光纖光柵、反射鏡等分立器件組成，器件體積較 大，工藝制備成本高，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。此外，光纖器件對(duì)溫度變化敏感，光纖 器件之間的接頭損耗、偏振效應(yīng)等均會(huì)對(duì)加速度計(jì)的穩(wěn)定性和檢測(cè)靈敏度造成明 顯的影響。
集成光學(xué)器件技術(shù)的發(fā)展為光學(xué)傳感器提供了新的發(fā)展方向，通過(guò)微納精細(xì) 加工技術(shù)，將各種光學(xué)元器件集成在同一襯底之上，通過(guò)光波導(dǎo)連接各分立的功 能器件，即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)傳感系統(tǒng)體積的進(jìn)一步減小。此外，集成光學(xué)器件還具有 高穩(wěn)定性、高可靠性、制備工藝簡(jiǎn)化、可選材料更豐富等眾多優(yōu)點(diǎn)，符合研制高 精度光學(xué)加速度傳感器件的技術(shù)需要。最近幾年，由有機(jī)聚合物材料作為襯底、 包層、芯層的全聚合物光波導(dǎo)器件稱為熱門的研究方向，這種結(jié)構(gòu)的光波導(dǎo)具有 溫度不敏感的特性，同時(shí)，由于器件的襯底為有機(jī)聚合物材料，和傳統(tǒng)的硅片、 石英襯底相比較，有機(jī)聚合物材料具有彈性模量更小，對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變的敏感度更 高，韌性更強(qiáng)，不易斷裂等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于研制高精度的力學(xué)傳感器。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是為了克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種 集成光波導(dǎo)加速度計(jì)，采用有機(jī)聚合物光波導(dǎo)構(gòu)成懸臂梁結(jié)構(gòu)，并利用一種全新 的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和檢測(cè)原理，實(shí)現(xiàn)一種高精度的單片集成光學(xué)加速度計(jì)芯片，具有檢 測(cè)精度高、器件體積小、制備工藝簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的從結(jié)構(gòu)上看，本實(shí)用新 型所提出的加速度計(jì)是由輸入波導(dǎo)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器、微機(jī)械 振動(dòng)懸臂梁、短彎曲波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)構(gòu)成，其特征在于輸入波導(dǎo)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu) 的馬赫一曾德爾干涉器、微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁、短彎曲波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)均由有機(jī)聚 合物襯底、有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層、有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層組成；第一2X2端口方 向耦合器的內(nèi)端分別接第一短波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)的一端，第二2X2端口方向耦合 器的內(nèi)端分別接第二短波導(dǎo)和彎曲波導(dǎo)的另一端，在第一短波導(dǎo)與第二短波導(dǎo)之間連接有相位調(diào)制器，組成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器；輸入波導(dǎo)、短 彎曲波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)、第一2X2端口方向耦合器、第一短波導(dǎo)、相位調(diào)制器、 第二短波導(dǎo)和第二 2X2端口方向耦合器均固定在基座上;第一 2X2端口方向耦 合器的外端分別接輸入波導(dǎo)和長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)的一端，第二2X2端口方向耦合器的 外端分別接輸出波導(dǎo)和長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)的另一端，長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)集成于微機(jī)械振動(dòng)懸臂 梁之上；微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁為雙梁結(jié)構(gòu)，由兩根平行且對(duì)稱分布的微懸臂梁與質(zhì) 量塊連接構(gòu)成，微懸臂梁的一端固定在基座上，另一端連接質(zhì)量塊，質(zhì)量塊自由 懸空，有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層所在平面位于微懸臂梁的中性面上方。
本實(shí)用新型所提出的加速度計(jì)的微懸臂梁由有機(jī)聚合物襯底、有機(jī)聚合物波 導(dǎo)芯層、有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層組成，其中有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層為矩形結(jié)構(gòu)，厚度 和寬度均為數(shù)微米量級(jí)，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層和有機(jī)聚合物襯底寬度相等，均在 20至1000微米之間，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層厚度在10至20微米之間，有機(jī)聚合 物襯底厚度在20微米至1000微米之間。
本實(shí)用新型所提出的加速度計(jì)的檢測(cè)原理如下:光信號(hào)由輸入波導(dǎo)進(jìn)入由不 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器和短彎曲波導(dǎo)構(gòu)成的閉合光學(xué)回路，并形成多光
束干涉，干涉后的光信號(hào)由輸出波導(dǎo)輸出到光探測(cè)器和外圍檢測(cè)電路，對(duì)光信號(hào) 進(jìn)行解調(diào)，通過(guò)檢測(cè)諧振頻率光強(qiáng)變化，測(cè)量加速度引起的光信號(hào)相位差，實(shí)現(xiàn) 加速度的檢測(cè)。
有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點(diǎn)
1、 本實(shí)用新型所提出的加速度計(jì)利用集成光學(xué)器件加工技術(shù)，采用溫度不 敏感的有機(jī)聚合物光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)制備光波導(dǎo)器件、襯底和微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁等全部 傳感結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)器件的單片集成。和傳統(tǒng)的光纖傳感器、無(wú)機(jī)集成光學(xué)傳感器 等相比較，其彈性系數(shù)、檢測(cè)靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)可實(shí)現(xiàn)大范圍的 調(diào)整，器件體積小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高，制備工藝簡(jiǎn)單，并可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，顯 著降低器件成本。
2、 在檢測(cè)原理上，和目前現(xiàn)有的相位調(diào)制型、頻率調(diào)制型光學(xué)加速度計(jì)相 比較，本發(fā)明提出的加速度計(jì)通過(guò)檢測(cè)諧振頻率光強(qiáng)變化，測(cè)量加速度引起的光 信號(hào)相位差，實(shí)現(xiàn)加速度的檢測(cè)，測(cè)試過(guò)程中信號(hào)光始中處于諧振頻率，大幅提 高了檢測(cè)靈敏度，并且具有不受環(huán)境溫度擾動(dòng)、不受波導(dǎo)雙折射影響的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是集成光波導(dǎo)加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)俯視圖。 圖2微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是微懸臂梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是微懸臂梁垂直于波導(dǎo)傳輸方向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是微懸臂梁平行于波導(dǎo)傳輸方向截面的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是由加速度導(dǎo)致不同相位差所對(duì)應(yīng)輸出光譜曲線示意圖。 圖7是加速度計(jì)的檢測(cè)靈敏度對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本實(shí)用新型所提出的懸臂梁結(jié)構(gòu)的諧振式集成光波導(dǎo)加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖 l所示。構(gòu)成光信號(hào)的通道包括輸入波導(dǎo)l、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉 器2、短彎曲波導(dǎo)4、輸出波導(dǎo)5，不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2和短彎 曲波導(dǎo)4，其中不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2由第一 2X2端口方向耦合 器6、短波導(dǎo)71、相位調(diào)制器9、短波導(dǎo)72、長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8和第二2X2端口方 向耦合器10組成。加速度計(jì)芯片中的輸入波導(dǎo)l、短彎曲波導(dǎo)4、輸出波導(dǎo)5、 第一2X2端口方向耦合器6、短波導(dǎo)71、相位調(diào)制器9、短波導(dǎo)72和第二2X2 端口方向耦合器10均固定在基座11上。
利用微細(xì)加工技術(shù)對(duì)長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8所在襯底區(qū)域進(jìn)行處理，去除部分有機(jī)聚 合物襯底和包層，制成微懸臂梁16和質(zhì)量塊17，共同構(gòu)成加速度計(jì)的敏感元件 ——微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3。微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3的結(jié)構(gòu)如圖2所示微機(jī)械振動(dòng) 懸臂梁3為雙梁結(jié)構(gòu)，由兩根平行且對(duì)稱分布的微懸臂梁16和質(zhì)量塊17構(gòu)成， 微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3的一端固定在基座11上，另一端自由懸空。其中微懸臂梁 16的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示，由有機(jī)聚合物襯底12、有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層13、 有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層14組成，有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層13為矩形結(jié)構(gòu)，厚度和寬度 均為數(shù)微米量級(jí)，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層14和有機(jī)聚合物襯底12寬度相等，均在 20至1000微米之間，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層14厚度在10至20微米之間，有機(jī) 聚合物襯底12厚度在20微米至1000微米之間。長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8的波導(dǎo)芯層13 所在平面位于微懸臂梁16的中性面15上方，如圖5所示。光信號(hào)在加速度計(jì)芯片中的傳輸路徑為輸入光信號(hào)為單偏振態(tài)的激光信 號(hào)，經(jīng)過(guò)輸入波導(dǎo)1進(jìn)入不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2，經(jīng)過(guò)第一 2X2 端口方向耦合器6分為兩束功率不同的光信號(hào)，分別進(jìn)入短波導(dǎo)71和長(zhǎng)彎曲波 導(dǎo)8，兩束光信號(hào)在第二2X2端口方向耦合器10輸出端輸出，再次分成兩束光 信號(hào)，分別進(jìn)入短彎曲波導(dǎo)4和輸出波導(dǎo)5。進(jìn)入短彎曲波導(dǎo)4的光信號(hào)在由不 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2和短彎曲波導(dǎo)4所組成的閉合光學(xué)諧振腔內(nèi)形 成多光束干涉，最終形成穩(wěn)定的輸出光信號(hào)，輸出光信號(hào)經(jīng)過(guò)輸出波導(dǎo)5，進(jìn)入 光探測(cè)器，經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換電路(圖中未標(biāo)出)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)， 用于檢測(cè)加速度。
輸出波導(dǎo)5輸出信號(hào)的相對(duì)光強(qiáng)由公式(1)表示
《(1-〖—力/(卜〖)
|￡7/《| =(l-r0)1.
1 +J-2v41/2cosGflL + p82)
(1)
爿=(1 —_ r。)exp(-2"Z)
"4(l-舉cos2(學(xué))
(2)
(3)
式中，Ap為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2兩臂之間的光學(xué)相位差，it是 第一2X2端口方向耦合器6、第二2X2端口方向耦合器10的耦合比，r。是不 對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾德爾干涉器2的插入損耗，a是諧振腔波導(dǎo)傳輸損耗，i是 諧振腔長(zhǎng)度。圖6是不同相位差A(yù)p對(duì)應(yīng)的芯片輸出光譜曲線。
當(dāng)系統(tǒng)加速度為零時(shí)，光信號(hào)通過(guò)長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8時(shí)，具有穩(wěn)定的初始相位。 當(dāng)系統(tǒng)存在加速度時(shí)，質(zhì)量塊17產(chǎn)生的慣性力均勻施加在微懸臂梁16上，微懸 臂梁16會(huì)產(chǎn)生一定程度的彈性彎曲，引起內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變，導(dǎo)致光波導(dǎo)的有效折
射率發(fā)生變化，引起長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8內(nèi)傳輸相位變化，從而導(dǎo)致相位差A(yù)p變化， 由公式(l)- (3)可知，在動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)加速度引起的相位差A(yù)p與諧振頻率的輸
出光強(qiáng)呈線性關(guān)系。
本實(shí)用新型提出的加速度計(jì)在結(jié)構(gòu)參數(shù)上的設(shè)計(jì)是這樣實(shí)現(xiàn)的由于有機(jī)聚 合物材料具有負(fù)熱光系數(shù)，正熱膨脹系數(shù)，因此可通過(guò)選擇匹配的有機(jī)聚合物材 料和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)溫度不敏感的光波導(dǎo)，其原理為本領(lǐng)域中的公知技術(shù)，在此 不予重復(fù)。利用溫度不敏感的光波導(dǎo)，利用該技術(shù)制備光波導(dǎo)器件和微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3，可以消除環(huán)境溫度波動(dòng)引起的檢測(cè)噪聲。第一 2X2端口方向耦合器6、 第二 2X2端口方向耦合器10的耦合比it參數(shù)設(shè)計(jì)為0. 1，確保加速度引起相位
差A(yù)p變化時(shí)，可以忽略諧振腔的諧振頻率漂移。通過(guò)對(duì)微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3的
結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括波導(dǎo)寬度、厚度，襯底寬度、厚度的設(shè)計(jì)，可以使加速度計(jì)的檢 測(cè)靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍在大范圍內(nèi)調(diào)整，滿足不同的測(cè)試需求。
本實(shí)用新型提出的加速度計(jì)的檢測(cè)方法是這樣實(shí)現(xiàn)的測(cè)試時(shí)，首先將輸入 光信號(hào)的頻率調(diào)制到諧振頻率，并調(diào)節(jié)相位調(diào)制器9，令不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫一曾 德爾干涉器2兩臂之間的初始相位差位于檢測(cè)零點(diǎn)(如圖7所示)，當(dāng)輸出端相 對(duì)光強(qiáng)為0.5時(shí)，即為檢測(cè)零點(diǎn)，此時(shí)加速度檢測(cè)靈敏度最高。長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)8 芯層位于懸臂梁中性面15的上方，當(dāng)加速度導(dǎo)致微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁3受到慣性
力產(chǎn)生向下彎曲形變時(shí)，光波導(dǎo)拉伸，反之收縮，相位差A(yù)p在土^^之間波動(dòng)，
因此該加速度計(jì)可同時(shí)測(cè)試加速度大小和方向。
從檢測(cè)原理上與現(xiàn)有技術(shù)，包括相位調(diào)制型光學(xué)加速度計(jì)、頻率調(diào)制型光學(xué) 加速度相比較
1. 在材料彈性模量、懸臂梁由于加速度導(dǎo)致相位差相同的情況下，本發(fā)明所 提出的加速度計(jì)的檢測(cè)靈敏度比傳統(tǒng)的相位調(diào)制型光學(xué)加速度計(jì)(馬赫一曾德爾 結(jié)構(gòu))提高了數(shù)倍(見(jiàn)圖7)。
2. 傳統(tǒng)的頻率調(diào)制型光學(xué)加速度，通過(guò)檢測(cè)諧振頻率的水平位移量得到加速 度值，光信號(hào)并非始終處于諧振頻率，因此要求諧振譜線完全對(duì)稱以保證精度。 但由于環(huán)境溫度擾動(dòng)和波導(dǎo)雙折射等因素導(dǎo)致的諧振譜線水平位移和不對(duì)稱分 布，會(huì)導(dǎo)致器件檢測(cè)靈敏度明顯下降。本發(fā)明提出的加速度計(jì)在檢測(cè)時(shí)，光信號(hào) 始終處于諧振頻率，諧振頻率處檢測(cè)噪聲最低，并且不受環(huán)境溫度擾動(dòng)和波導(dǎo)雙 折射影響，始終保持高靈敏度和高穩(wěn)定性。
權(quán)利要求1.一種集成光波導(dǎo)加速度計(jì)，該加速度計(jì)包括輸入波導(dǎo)(1)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫-曾德爾干涉器(2)、微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)、短彎曲波導(dǎo)(4)、輸出波導(dǎo)(5)，其特征在于輸入波導(dǎo)(1)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫-曾德爾干涉器(2)、微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)、短彎曲波導(dǎo)(4)、輸出波導(dǎo)(5)均包括有機(jī)聚合物襯底(12)、有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層(13)、有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14)；第一2×2端口方向耦合器(6)的內(nèi)端分別接第一短波導(dǎo)(71)和彎曲波導(dǎo)(4)的一端，第二2×2端口方向耦合器(10)的內(nèi)端分別接第二短波導(dǎo)(72)和彎曲波導(dǎo)(4)的另一端，在第一短波導(dǎo)(71)與第二短波導(dǎo)(72)之間連接有相位調(diào)制器(9)，組成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫-曾德爾干涉器(2)；輸入波導(dǎo)(1)、短彎曲波導(dǎo)(4)、輸出波導(dǎo)(5)、第一2×2端口方向耦合器(6)、第一短波導(dǎo)(71)、相位調(diào)制器(9)、第二短波導(dǎo)(72)和第二2×2端口方向耦合器(10)均固定在基座(11)上；第一2×2端口方向耦合器(6)的外端分別接輸入波導(dǎo)(1)和長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)(8)的一端，第二2×2端口方向耦合器(10)的外端分別接輸出波導(dǎo)(5)和長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)(8)的另一端，長(zhǎng)彎曲波導(dǎo)(8)集成于微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)之上；微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)為雙梁結(jié)構(gòu)，由兩根平行且對(duì)稱分布的微懸臂梁(16)與質(zhì)量塊(17)連接構(gòu)成，微懸臂梁(16)的一端固定在基座(11)上，另一端連接質(zhì)量塊(17)，質(zhì)量塊(17)自由懸空。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成光波導(dǎo)加速度計(jì)，其特征在于微懸臂梁(16) 中，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14)位于有機(jī)聚合物襯底(12)上，有機(jī)聚合物波導(dǎo) 芯層(13)位于有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14)中，其中有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層(13) 為矩形結(jié)構(gòu)，厚度和寬度均為數(shù)微米量級(jí)，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14)和有機(jī)聚 合物襯底(12)寬度相等，均在20至1000微米之間，有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14) 厚度在10至20微米之間，有機(jī)聚合物襯底(12)厚度在20微米至1000微米之 間。
專利摘要集成光波導(dǎo)加速度計(jì)涉及一種懸臂梁結(jié)構(gòu)的諧振式集成光波導(dǎo)加速度計(jì)，更確切的說(shuō)是一種單片集成的高靈敏度的加速度計(jì)，該加速度計(jì)由輸入波導(dǎo)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫—曾德爾干涉器、微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁、彎曲波導(dǎo)、輸出波導(dǎo)構(gòu)成，其中，輸入波導(dǎo)(1)、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的馬赫—曾德爾干涉器(2)、微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)、短彎曲波導(dǎo)(4)、輸出波導(dǎo)(5)均包括有機(jī)聚合物襯底(12)、有機(jī)聚合物波導(dǎo)芯層(13)、有機(jī)聚合物波導(dǎo)包層(14)；微機(jī)械振動(dòng)懸臂梁(3)為雙梁結(jié)構(gòu)，由兩根平行且對(duì)稱分布的微懸臂梁(16)與質(zhì)量塊(17)連接構(gòu)成，微懸臂梁(16)的一端固定在基座(11)上，另一端連接質(zhì)量塊(17)，質(zhì)量塊(17)自由懸空。
文檔編號(hào)G01P15/03GK201382956SQ20092003671
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者吳朋欽, 彤 張, 張曉陽(yáng), 薛曉軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)