[发明专利]用于提高光纤回音壁微腔传感器稳定性的集成芯片

说明书

本发明属于光纤传感领域，提出了用于提高光纤回音壁微腔传感器稳定性的集成芯片，包括集成芯片本体、微腔槽、锥形光纤槽、承载平台和贯穿孔；所述的集成芯片本体置于承载平台A、承载平台B、承载平台C和承载平台D构成的矩形框中；所述的微腔槽包括依次平行置于集成芯片本体上的微毛细管槽、微球槽、微瓶槽；两条及以上锥形光纤槽平行置于集成芯片本体上，与集成芯片本体上的微毛细管槽、微球槽和微瓶槽垂直相交。本发明结构简单、适用性广、且能提高基于回音壁模式微腔的光纤传感器的稳定性，增强传感系统整体集成度。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，特别是涉及一种用于提高光纤回音壁微腔传感器稳定性的集成芯片。

背景技术

基于回音壁模式微腔的光纤传感器以高灵敏度、高Q值、模式体积小、易于集成等优点，在近几年逐渐成为光学传感领域研究的热点(文献1.J.Su.Label-free biologicaland chemical sensing using whispering gallery mode optical resonators:past,present,and future[J].SENSORS,2017,17(3):540.)。为了操纵回音壁模式，人们研究了各种各样形状的回音壁模式微腔，包括微球、微毛细管和微瓶等。

目前，基于回音壁模式微腔的光纤传感器大多采用锥形光纤近场外部耦合方式将光耦合进回音壁模式微腔，实现高效率的回音壁模式激发和耦合(文献2.G.C.Righini,Y.Dumeige,P.Féron,et al.Whispering gallery mode microresonators:Fundamentalsand applications[J].RIVISTA DEL NUOVOCIMENTO,2011,34(7):435-488.)。此时锥形光纤垂直于回音壁模式微腔，且锥形光纤与回音壁模式微腔之间存在耦合间距。检测过程中外界的震动和气流的扰动都会使耦合间距和垂直度发生变化，从而破坏了基于回音壁模式微腔的光纤传感器的稳定性，严重影响测量，限制了该传感器的发展。因此，如何提高该传感器的稳定性，成为应用该传感器进行检测的领域中的一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于对上述问题进行深入研究，提出一种结构简单、适用性广、且能提高基于回音壁模式微腔的光纤传感器的稳定性，并增强传感系统整体集成度的集成芯片。

本发明技术方案为，提供了用于提高光纤回音壁微腔传感器稳定性的集成芯片，其特征在于，包括集成芯片本体、微腔槽、锥形光纤槽、承载平台和贯穿孔；

所述的承载平台包括承载平台A、承载平台B、承载平台C和承载平台D；承载平台厚度相同；承载平台A和承载平台B为相同的长方体，承载平台C和承载平台D为相同的长方体；承载平台C和承载平台D两端分别设有贯穿孔；所述的集成芯片本体置于承载平台A、承载平台B、承载平台C和承载平台D围成的矩形框中；其中，承载平台A和承载平台B为对应边，用于承载延伸出锥形光纤槽的锥形光纤两端的尾纤；承载平台C和承载平台D为对应边，用于承载延伸出微腔槽的回音壁模式微腔两端的尾纤；

所述的锥形光纤槽根据测量光路数量的需要设置相应的条数，用于放置锥形光纤；当设置两条及以上的锥形光纤槽，令其相互平行置于集成芯片本体上，同时与集成芯片本体上的微毛细管槽、微球槽和微瓶槽垂直相交，所述锥形光纤槽深度＝带柄微球的微球直径+耦合距离+锥形光纤的锥区半径+制作锥形光纤的单模光纤半径；锥形光纤槽宽度比放置其内的制作锥形光纤的单模光纤直径宽10～20μm，保证锥形光纤与回音壁模式微腔的垂直关系。