一种光纤传感探头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光纤传感探头，光纤传感探头包括玻璃体，所述玻璃体的一侧设置有凹槽，所述凹槽的槽口处设置有硼硅敏感薄膜；所述硼硅敏感薄膜与所述玻璃体之间设置有反射膜，所述硼硅敏感薄膜与所述反射膜一体成型，所述反射膜密封所述凹槽，在所述玻璃体内构成真空腔。相对现有技术，本实用新型专利技术机械灵敏度高、反射率高，而且耐高温，温度效应小，适合于不同温度环境下的压力测量，能实现规模化、集成化生产，提高传感器芯片生产效益，降低成本。

Optical fiber sensing probe

The utility model relates to an optical fiber probe, optical fiber sensing probe comprises a vitreous body, one side of the vitreous body is equipped with a groove, notch of the groove is provided with a boron silicon sensitive film; a reflecting film is arranged between the boron silicon sensitive film and the vitreous body, the boron silicon sensitive film and the reflection film forming, the reflective film sealing the groove to form a vacuum cavity in the glass body. Compared with the prior art, the utility model has the advantages of high mechanical sensitivity, high reflectivity, and high temperature, the temperature effect is small, suitable for pressure measurement under different temperature environment, can realize the scale, integrated production, improve production efficiency and reduce the cost of sensor chip.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及属于光纤传感器元件
，特别涉及一种用于测量压力的法布里-帕罗复合腔光纤传感探头。
技术介绍
法布里-帕罗（F-P）腔微型光纤压力传感器结构通常有石英毛细管结构和膜片式结构。石英毛细管结构的压力传感器由于毛细管壁较厚，对压力的感知灵敏度低，且由于腔内气体和石英管的热胀冷缩等因素的影响，对温度的敏感性强，所以适用于测量精度要求不高的大范围的压力测量。膜片式结构理论上可以获得较高的灵敏度，但是在光纤端面上制作高灵敏度的膜片存在着技术不成熟，工艺复杂，材料温度特性和力学特性差等不足。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种机械灵敏度高、反射率高，而且耐高温，温度效应小，适合于不同温度环境下的压力测量，能实现规模化、集成化生产，提高传感器芯片生产效益，降低成本的光纤传感探头。本技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种光纤传感探头，包括玻璃体，所述玻璃体的一侧设置有凹槽，所述凹槽的槽口处设置有硼硅敏感薄膜。本技术的有益效果是：硼硅敏感薄膜的机械灵敏度高，压力测量的分辨率高，最小分辨率达62Pa，高温稳定性更好，适合于不同温度环境下的压力测量，且灵敏度达到0.51nw/KPa，使本装置具有良好的线性度、灵敏度和重复性。在上述技术方案的基础上，本技术还可以做如下改进。进一步，所述硼硅敏感薄膜与所述玻璃体之间设置有反射膜，所述硼硅敏感薄膜与所述反射膜一体成型，所述反射膜密封所述凹槽，在所述玻璃体内构成真空腔。采用上述进一步方案的有益效果是：反射膜能增强本装置的反射率，提升灵敏度。进一步，所述硼硅敏感薄膜和所述反射膜之间设置有阻挡层，所述阻挡层由金属制成。进一步，所述硼硅敏感薄膜和所述反射膜的上端设置有保护层，所述保护层由金属制成。采用上述进一步方案的有益效果是：保护层能对硼硅敏感薄膜和反射膜进行保护，提升硼硅敏感薄膜和反射膜的结构强度，不易脱落。进一步，所述反射膜为铝反射膜。采用上述进一步方案的有益效果是：铝反射膜的反光率高，能有效提升本装置的反射率。进一步，所述玻璃体远离所述硼硅敏感薄膜的一端固定连接有单模光纤。采用上述进一步方案的有益效果是：单模光纤便于信号传输。附图说明图1为本技术一种光纤传感探头的结构示意图；图2为本技术一种光纤传感探头制备方法的流程图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：210、玻璃体，220、硼硅敏感薄膜，230、反射膜，240、真空腔，250、单模光纤。具体实施方式以下结合附图对本技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本技术，并非用于限定本技术的范围。如图1所示，一种光纤传感探头，包括玻璃体210，所述玻璃体210的一侧设置有凹槽，所述凹槽的槽口处设置有硼硅敏感薄膜220；硼硅敏感薄膜的机械灵敏度高，压力测量的分辨率高，最小分辨率达62Pa，高温稳定性更好，可在1000℃以内进行压力测量，且灵敏度达到0.51nw/Kpa,所述硼硅敏感薄膜220与所述玻璃体210之间设置有反射膜230，所述硼硅敏感薄膜220与所述反射膜230一体相连，所述反射膜230密封所述凹槽，在所述玻璃体210内构成真空腔240，反射膜230的反光率高，能有效提升本装置的反射率。所述硼硅敏感薄膜220和所述反射膜230之间设置有阻挡层，所述阻挡层由金属钛制成，提升了硼硅敏感薄膜220和反射膜230的结构强度。所述玻璃体210远离所述硼硅敏感薄膜220的一端固定连接有单模光纤250，单模光纤便于信号传输。优选的，所述硼硅敏感薄膜220和所述反射膜230的上端设置有保护层，所述保护层由金属金制成，能有效保护硼硅敏感薄膜220和反射膜230，提升硼硅敏感薄膜220和反射膜230的结构强度。优选的，所述反射膜230为铝反射膜，铝反射膜的反射率高，且成本低，技术成熟，便于加工。如图2所示，一种光纤传感探头制备方法，包括对玻璃体210的一侧进行光刻腐蚀得凹槽；将硼源片正对晶体硅进行硼扩散，对晶体硅的硼扩散面进行磁控溅射反射得到反射膜230，硼源片正对晶体硅进行硼扩散的扩散温度为1100～1250℃，扩散时间为3～5个小时；然后对反射膜230进行光刻，光刻后与玻璃体210凹槽的槽口真空键合，在玻璃体210内构成真空腔240；对晶体硅远离反射膜230的一面进行自停止腐蚀，通过四甲基氢氧化铵对晶体硅进行自停止腐蚀，腐蚀温度在50℃～80℃，时长为10～18个小时，去除硅衬底，得与反射膜230一体成型的硼硅薄膜220；将玻璃体210远离硼硅薄膜220的一侧与单模光纤250激光键合，得光纤传感探头。在上述实施例中，所述硼扩散的温度是一个相对宽泛的范围，在1000～1500℃这个温度范围内都是可行的，温度低，扩散速度慢一些，生产效率相对较低，扩散效果相对较好，温度高，则扩散速度较快，同时产品的不良率有所上升，实践中在整个温度区间产品的成品率还是有保证的。对于腐蚀温度而言，一般50℃～80℃就可以了，当然把上限温度提升到120℃速度也差不多，时间差不多在10个小时以上，高温腐蚀的情况下，时间有望控制在6个小时左右，最长腐蚀时间需要18个小时。采用高温浓硼扩散自停止腐蚀技术制备的硼硅薄膜，温度特性好，与玻璃体键合粘附性极高，不脱落，硼硅薄膜表面溅射金属，反射率高，测量的灵敏度高；本工艺与CMOS工艺兼容，可批量生产，提高器件的灵敏度和线性度，实现微型化、降低生产成本。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感探头，包括玻璃体（210），所述玻璃体（210）的一侧设置有凹槽，其特征在于：所述凹槽的槽口处设置有硼硅敏感薄膜（220）。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感探头，包括玻璃体（210），所述玻璃体（210）的一侧设置有凹槽，其特征在于：所述凹槽的槽口处设置有硼硅敏感薄膜（220）。2.根据权利要求1所述一种光纤传感探头，其特征在于：所述硼硅敏感薄膜（220）与所述玻璃体（210）之间设置有反射膜（230），所述硼硅敏感薄膜（220）与所述反射膜（230）一体成型，所述反射膜（230）密封所述凹槽，在所述玻璃体（210）内构成真空腔（240）。3.根据权利要求2所述一种光纤传感探头，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑志霞，黄元庆，冯勇建，黄国树，
申请(专利权)人：莆田学院，
类型：新型
国别省市：福建;35