【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及集成腔光力学加速度传感，特别是指一种单片集成f-p腔光力学加速度传感器及传感方法。
技术介绍
1、加速度传感器是一种测量载体线性加速度的传感器，作为惯性导航的关键器件，其广泛应用于航空航天以及消费电子等众多领域。但随着现代化载体平台的快速发展，诸如无人机、微型卫星、智能辅助驾驶等对加速度传感器性能提出了更高的要求，在满足微型化、低成本化的同时，高灵敏度、宽频带响应以及芯片化等成为重要需求。与cmos工艺兼容的硅基单片集成光学加速度传感器在集成芯片化和制作成本上极具潜力，但较低的灵敏度大大限制了这种加速度传感器的推广应用，因此新型高灵敏度的传感方法对硅基单片集成腔光力学加速度传感器的研究具有重要的科学意义。
技术实现思路
1、为了解决现有技术较低的灵敏度大大限制了加速度传感器的推广应用的技术问题，本专利技术实施例提供了一种单片集成f-p（fabry-perot，法布里-珀罗）腔光力学加速度传感器及传感方法。所述技术方案如下：
2、一方面，提供了一种单片集成f-p腔光力学加速度传感器，包括：驱动电路、片上光源、硅基集成光学芯片、输入光栅、硅基微环、硅基耦合器、f-p腔光力传感探头、片上探测器、解调电路；
3、驱动电路驱动片上光源发出宽带光，宽带光经输入光栅耦合进片上硅基光波导；
4、宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入硅基微环，并输出窄带光；窄带光通过倏逝波耦合进入另一侧光波导；
5、从硅基微环输出的窄带光通过硅波导进入
6、f-p腔光力传感探头对输入的光进行反射，反射光信号经片上光波导再次输入至硅基耦合器，经过硅基耦合器输出耦合光信号至输出光栅；
7、输出光栅输出信号至片上探测器，通过片上探测器对信号进行光信号探测，将探测后的光信号输出至解调电路，解调出初始加速度信号。
8、可选地，宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入硅基微环，并输出窄带光，包括：
9、宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入硅基微环，在硅基微环中产生谐振，处于谐振频段的光通过硅基微环并输出窄带光。
10、可选地，f-p腔光力传感探头，包括：
11、硅基f-p谐振腔以及硅质量块；
12、硅基f-p谐振腔包括两个反射层以及聚合物层
13、可选地，f-p腔光力传感探头输出光信号至硅基耦合器，经过硅基耦合器输出耦合信号，包括：
14、硅基耦合器的输出光经光波导进入到硅基f-p谐振腔后，发生多光束干涉；
15、基于载体平台的运动状态，通过f-p腔光力传感探头输出不同强度的光信号至硅基耦合器；
16、硅基耦合器将光信号传输到输出光栅。
17、可选地，基于载体平台的运动状态，通过f-p腔光力传感探头输出不同强度的干涉光至硅基耦合器，包括：
18、当载体平台静止或匀速运动时，f-p谐振腔反射的光强度信号为定值；
19、当载体平台线性加速时，硅质量块施加力于硅基f-p谐振腔上，此时谐振腔发生形变，返回光波导的光强度发生变化，再次进入硅基集成光学芯片的光会经光波导进入硅基耦合器。
20、可选地，硅质量块施加力于硅基f-p谐振腔上，此时谐振腔发生形变，包括：
21、硅质量块接收到加速度信号后，将加速度信号转化为力学信号，力学信号再施加于硅基f-p谐振腔上，此时硅基f-p谐振腔发生形变。
22、另一方面，提供了一种单片集成f-p腔光力学加速度传感方法，该方法应用于单片集成f-p腔光力学加速度传感器，该方法包括：
23、s1、驱动电路驱动所述片上光源发出宽带光，所述宽带光经所述输入光栅耦合进片上硅基光波导；
24、s2、宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入硅基微环，并输出窄带光；窄带光通过倏逝波耦合进入另一侧光波导；
25、s3、从所述硅基微环输出的窄带光通过硅波导进入硅基耦合器，硅基耦合器输出耦合光进入f-p腔光力传感探头；
26、s4、所述f-p腔光力传感探头输出光信号至硅基耦合器，经过所述硅基耦合器输出耦合信号；
27、s5、所述片上探测器对所述耦合信号进行光信号探测，将探测后的光信号输出至所述解调电路，解调出初始加速度信号。
28、可选地，s2中包括：
29、宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入所述硅基微环，在所述硅基微环中产生谐振，谐振频段的光通过所述硅基微环并输出窄带光。
30、另一方面，提供一种单片集成f-p腔光力学加速度传感系统，所述单片集成f-p腔光力学加速度传感系统包括：
31、arm处理器，arm处理器对采集信号进行处理，解调出加速度数值；
32、存储器，所述存储器上存储有arm处理器可读指令并对采集数据进行临时存储，所述arm处理器可读指令被所述arm处理器执行时，实现如上述单片集成f-p腔光力学加速度传感方法中的任一项方法。
33、另一方面，提供了一种arm处理器可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由arm处理器加载并执行以实现上述单片集成f-p腔光力学加速度传感方法中的任一项方法。
34、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
35、本专利技术实施例中，提供一种单片集成f-p腔光力学加速度传感器及传感方法，基于硅基微环滤波出窄带光，并使用调制电极实现窄带光偏移，从而实现与f-p谐振腔频率匹配，用于驱动f-p腔光力学加速度传感器，最终通过片上器件异构集成实现系统的单片集成化，具有高集成度、芯片化以及低成本等优点。本专利技术的实施将为兼具高灵敏度、微型化、芯片化及低成本优势的硅基单片集成腔光力学加速度传感器研制提供理论依据和技术支撑，进一步拓展其在更多领域的应用，从而产生巨大的社会应用价值和经济效益。
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1.一种单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，包括：驱动电路、片上光源、硅基集成光学芯片、输入光栅、硅基微环、硅基耦合器、F-P腔光力传感探头、片上探测器、解调电路；
2.根据权利要求1所述的单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入所述硅基微环，并输出窄带光，包括：
3.根据权利要求2所述的单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述F-P腔光力传感探头，包括：
4.根据权利要求3所述的单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述F-P腔光力传感探头输出光信号至硅基耦合器，经过所述硅基耦合器输出耦合信号，包括：
5.根据权利要求4所述的单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述基于载体平台的运动状态，通过所述F-P腔光力传感探头输出不同强度的干涉光至所述硅基耦合器，包括：
6.根据权利要求5所述的单片集成F-P腔光力学加速度传感器，其特征在于，硅质量块施加力于硅基F-P谐振腔上，此时谐振腔发生形变，包括：
7.一种单片集成F-
8.根据权利要求6所述的基于单片集成F-P腔光力学加速度传感方法，其特征在于，所述S2中包括：
9.一种单片集成F-P腔光力学加速度传感系统，其特征在于，所述单片集成F-P腔光力学加速度传感系统包括：
10.一种ARM处理器可读取存储介质，其特征在于，所述ARM处理器可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求7至8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种单片集成f-p腔光力学加速度传感器，其特征在于，包括：驱动电路、片上光源、硅基集成光学芯片、输入光栅、硅基微环、硅基耦合器、f-p腔光力传感探头、片上探测器、解调电路；
2.根据权利要求1所述的单片集成f-p腔光力学加速度传感器，其特征在于，宽带光从光波导中通过倏逝波耦合的形式进入所述硅基微环，并输出窄带光，包括：
3.根据权利要求2所述的单片集成f-p腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述f-p腔光力传感探头，包括：
4.根据权利要求3所述的单片集成f-p腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述f-p腔光力传感探头输出光信号至硅基耦合器，经过所述硅基耦合器输出耦合信号，包括：
5.根据权利要求4所述的单片集成f-p腔光力学加速度传感器，其特征在于，所述基于载体平台的运动状态，通过所述f-p腔光力传感探头输出不同强度...
【专利技术属性】
技术研发人员：马向东，李希胜，李玉卓，肖碧瑶，郑成才，熊壮，吴勇强，严悦方，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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