[发明专利]一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器及定制方法

权利要求书

1.基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，

所述传感器包括承压壳、压力块和基于马赫-曾德尔结构的光学芯片；

所述承压壳包括上承压壳和下承压壳，所述上承压壳中开设有上凹槽，所述下承压壳中开设有下凹槽，所述下凹槽的一侧边开设有压力块固定槽，

所述光学芯片固定在下凹槽中，所述光学芯片上设置有压力块，压力块嵌入在压力块固定槽中，并贯穿上承压壳；

压力块的上底面用于与待测压力相接触；压力块的下底面用于与光学芯片相接触，从而将待测外界压力作用于光学芯片的长干涉臂或短干涉臂；通过改变压力块的形状来改变光学芯片的受压长度l_w，从而改变压力传感器的灵敏度S，达到转换压力传感器的量程的目的；

所述压力块为金属压力块，金属压力块通过3D金属打印制作完成或通过传统的金属加工方式制作完成；

基于马赫-曾德尔结构的光学芯片包括输入波导、输入分路器、长干涉臂、短干涉臂、输出合束器以及输出波导，输入波导与输入分路器的一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的一端分别与输入分路器的另一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的另一端分别与输出合束器的一端相连接，输出合束器的另一端与输出合束器相连接；

该方法包括：

(1)根据所需定制压力传感器的最大量程A₁，计算出所需定制压力传感器的灵敏度设计值

(2)基于光学芯片在不同受压长度下的灵敏度测试值S_测试以及步骤(1)中的灵敏度设计值S_设计，确定受压长度l_w；

(3)确定压力块的形状；具体过程为：

A_max为光学芯片的波导材料的压力最大承受压力值，

当A₁等于A_max时，压力块的形状为圆柱形，圆柱的直径为D_圆柱，D_圆柱等于受压长度l_w；

当A₁大于或小于A_max时，压力块包括相互连接的上圆柱和下圆台，上圆柱的直径与下圆台的上底面的直径相同，上圆柱的直径D_圆柱与下圆台的下底面的直径D_下底的比例为：

并且D_下底等于受压长度l_w；

(4)定制压力块，完成压力传感器的定制。

2.根据权利要求1所述的基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，步骤(1)中，当所需定制压力传感器的量程不相同时，使用相同的基于马赫-曾德尔结构的光学芯片。

3.根据权利要求1所述的基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，步骤(1)中，FSR的计算公式为：FSR＝λ₀/m，λ₀是基于马赫-曾德尔结构的光学芯片的设计中心波长，m是干涉级数。