專利名稱：一種光纖傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖傳感器的制作方法。
背景技術(shù)：
采用Fabry-Perot腔干涉儀原理的全石英光纖壓カ傳感器由氧化硅組成，耐熱沖擊，耐腐蝕，可在苛刻的環(huán)境下工作。其中，微型化全石英光纖壓カ傳感器的外形尺寸與其連接的光纖外徑相同。如果使用普通光纖通信用石英光纖，外徑只有125微米。微型化的可用于ー些特殊場合，如在心血管堵塞的診斷中可將該光纖壓カ傳感器放入心血管中，直接測量心血管內(nèi)各處的動(dòng)態(tài)血壓，用以判斷堵塞的位置和嚴(yán)重程度。也可將該壓力傳感器與火花塞集成起來，測量內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)壓力變化以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)，提高效率，降低排放?，F(xiàn)有的制作方法主要以基于熔融石英光纖的熔接和解理操作為主。其基本制作過程如下首先，將單模石英光纖與一段多模石英光纖焊接在一起，在多模光纖和單模光纖連接處附近將多模光纖解理。由于在一定條件下，多模光纖的包層的腐蝕速率遠(yuǎn)小于芯的腐蝕速率，可以將多模光纖的芯腐蝕而保留包層部分。經(jīng)過腐蝕后的光纖與另外一段光纖焊接起來，并在焊接處附近將最后一段光纖解理。經(jīng)過解理后的最后一段光纖將作為對(duì)壓力敏感的薄膜。這種制作方法制作的薄膜的形狀好大小很大程度上依賴光纖熔接和解理。由于熔接后最后一段光纖的表面的平整度不可避免的會(huì)受到影響，而且解理后的表面也并不完美。解理的位置也不能精確控制。因此，這種方法的制作的薄膜的厚度較厚，重復(fù)性很差， 不適合用于高靈敏度的應(yīng)用和批量生產(chǎn)。針對(duì)降低薄膜厚度和提高薄膜質(zhì)量，一些基于此方法的改進(jìn)方法被提出來。首先， 在解理后，用含有氫氟酸的腐蝕繼續(xù)腐蝕制作好的薄膜可進(jìn)ー步降低薄膜的厚度。但由于薄膜的初始狀況并不是很好，后續(xù)的腐蝕過程雖然可以進(jìn)ー步減小薄膜的厚度，但最小的薄膜厚度仍然不能滿足高靈敏度的應(yīng)用。另外ー種改進(jìn)方法是在腐蝕之前，先用傳統(tǒng)的拋光方法將薄膜的外表面拋平，然后在進(jìn)行氫氟酸腐蝕，并且采用一套在線監(jiān)測的系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)測薄膜的厚度。這種方法可以制作的薄膜的厚度可以小到2微米。然而，這種制作方法過程復(fù)雜，重復(fù)性差，成本高。為提高薄膜的均勻性和降低薄膜的厚度，氧化硅薄膜和腐蝕后的光纖直接高溫鍵合的方法被提出。由于薄膜是由拋光后的硅片熱氧化后去除硅后制得，其材料的均勻性和厚度的均勻性遠(yuǎn)好于前面的制作方法。因此該方法具有很好的重復(fù)性。制作的傳感器薄膜均勻，并且薄膜厚度可小于1微米。隨著薄膜厚度的減低，由于薄膜與其他物體接觸導(dǎo)致薄膜破損的幾率也大大增加。另外，在光纖傳感器的制作過程中，光纖的塑料保護(hù)層需要?jiǎng)兂詫?shí)現(xiàn)光纖的熔接，解理和高溫鍵合。而無塑料保護(hù)層的光纖十分脆弱，易斷。因此在傳感器制作完成后需要施加保護(hù)。但由于塑料保護(hù)層的制作不能影響薄膜，即薄膜上不應(yīng)有污染，因此該保護(hù)措施實(shí)施較困難。
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有鑒于此，提供一種全氧化硅光纖壓カ/聲音傳感器的制作方法成為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供ー種全氧化硅光纖壓力/聲音傳感器的制作方法，使用該方法制作的光纖傳感器具有尺寸同光纖直徑一致，薄膜均勻，重復(fù)性好，薄膜保護(hù)機(jī)構(gòu)及涂覆保護(hù)層提高了光纖傳感器的可操作性，且不影響傳感器的性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，其包括如下步驟 Sl 準(zhǔn)備材料，包括氧化硅薄膜、一端具有腔體的石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管；S2 將所述氧化硅薄膜放置在所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖具有所述腔體的端面之間，對(duì)所述氧化硅薄膜、所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖相接處局部加熱，使上述氧化硅薄膜、石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖鍵合在一起；S3 去除多余的氧化硅薄膜； S4 將裸露的石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖外表面涂敷保護(hù)層；S5 將石英玻璃毛細(xì)管在鍵合處附近切斷；S6 完成光纖傳感器的制作。進(jìn)ー步地，步驟Sl中準(zhǔn)備的氧化硅薄膜的制作方法如下S111 將雙面拋光的硅表面淀積ー層氧化硅薄膜；S112 通過光刻和腐蝕去除上述硅一面的部分氧化硅；S113 通過腐蝕，去除掉未受氧化硅保護(hù)的硅；S114 得到硅片框架支撐的氧化硅薄膜。進(jìn)ー步地，步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃毛細(xì)管的制作方法如下S121 將石英玻璃毛細(xì)管去除聚合物保護(hù)層；S122 解理該石英玻璃毛細(xì)管；S123 得到平整端面的石英玻璃毛細(xì)管。進(jìn)ー步地，步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃光纖的制作方法如下S131 將普通單模石英玻璃光纖與石英玻璃毛細(xì)管熔接；S132 完成熔接后，在熔接處附近解理石英玻璃毛細(xì)管，并剩余一小段石英玻璃毛細(xì)管；S133 得到一端具有腔體的石英玻璃光纖。進(jìn)ー步地，步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃光纖的制作方法還可以如下S141 將普通單模石英玻璃光纖與多模石英玻璃光纖熔接；S142 完成熔接后，在熔接處附近解理多模石英玻璃光纖，并剰余一小段多模石英玻璃光纖；S143 將單模石英玻璃光纖的一端進(jìn)入氫氟酸中腐蝕，取出后經(jīng)去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈?；S144 得到一端具有腔體的石英玻璃光纖。進(jìn)ー步地，步驟S2中的鍵合步驟如下S201 將石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管分別放入兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針中，石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管的端面露出在陶瓷插針外；S202 將兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針固定在夾具上，通過調(diào)節(jié)夾具使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管端面平行并同軸；S203 將氧化硅薄膜放置在石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管之間，并施加約0. 05N-5N的力，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管夾住上述氧化硅薄膜；S204 將上述石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜加熱至700°C -850°C，持續(xù) Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0-10秒后停止加熱。進(jìn)ー步地，步驟S2中的鍵合步驟還可以如下S211 將石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管，分別放入兩個(gè)V形槽中，且分別露出約10-300微米長的石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管；S212 將其中ー個(gè)V形槽固定在一個(gè)可調(diào)節(jié)施加力大小的調(diào)節(jié)架上，將另ー個(gè)V形槽固定在一個(gè)調(diào)節(jié)架上，通過調(diào)節(jié)上述兩個(gè)調(diào)節(jié)架，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管的端面互相平行且同軸；S213 將氧化硅薄膜放置在石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管之間，并施加約0. 05N-5N的力，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管夾住上述氧化硅薄膜；S214 將上述石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜加熱至700°C -850°C，持續(xù)Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0-10秒后停止加熱。進(jìn)ー步地，步驟S3包括如下步驟S301 用機(jī)械切割的方法去除石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管外徑之外的氧化硅薄膜；進(jìn)ー步地，步驟S3還包括如下步驟S302 將焊接好的石英玻璃光纖，石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜放入氫氟酸蝕液中，腐蝕掉多余的氧化硅薄膜。進(jìn)ー步地，步驟Slll中的制作氧化硅薄膜的方法包括熱氧化法、低壓化學(xué)汽相淀積法和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法，其中使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法吋，在薄膜淀積完成后使用高溫退火的方法，使氧化硅薄膜更致密。進(jìn)ー步地，步驟Slll中的制作氧化硅薄膜的厚度為0. lum-10um。進(jìn)ー步地，步驟Slll中的制作的氧化硅薄膜在淀積過程中參雜。進(jìn)ー步地，步驟S4中的保護(hù)層的制作方法如下S401 將焊接好的石英玻璃光纖， 石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜浸入聚合物與溶劑的混合液中；S402 將涂敷了聚合物的焊接好的石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜放入烘箱中烘烤。進(jìn)ー步地，步驟S5中切斷石英玻璃毛細(xì)管的方法為解理法或精細(xì)砂輪切割法。本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，簡化了聚合物保護(hù)層的涂覆的エ藝難度，在涂覆過程中不需要任何對(duì)薄膜的保護(hù)，其提高了光纖傳感器制作的效率。采用石英玻璃毛細(xì)管作為器件的第三部分，在鍵合吋，其取代了現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷襯底；鍵合后，解理石英玻璃毛細(xì)管前進(jìn)行聚合物保護(hù)層的涂覆和處理，處理完畢后再進(jìn)行解理石英玻璃毛細(xì)管，在聚合物保護(hù)涂層涂覆過程中不需對(duì)氧化硅薄膜進(jìn)行保護(hù)處理。獲得聚合物保護(hù)層保護(hù)的石英玻璃光纖在使用過程中不易折斷，提高了安全性。并且氧化硅薄膜前端保留有一小段毛細(xì)管保護(hù)，該氧化硅薄膜不宜受損，其提高了光纖傳感器的成品率，提高了工作效辜。


圖1為石英玻璃毛細(xì)管結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為腐蝕后的石英玻璃光線結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為全氧化硅壓カ/聲音傳感器的制作方法示意圖；圖4為氧化硅薄膜的制作示意圖；圖5為石英玻璃毛細(xì)管、石英玻璃光纖和氧化硅薄膜高溫鍵合示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，其作為本說明書的一部分，通過實(shí)施例來說明本發(fā)明的原理，本發(fā)明的其他方面，特征及其優(yōu)點(diǎn)通過該詳細(xì)說明將會(huì)變得一目了然。本發(fā)明提供了一種光纖傳感器的制作方法，通過該制作方法制作的全氧化硅光纖壓力/聲音傳感器，可以用于普通的壓カ測量，還可以應(yīng)用于一些對(duì)傳感器的體積和耐高溫特性有特殊要求的領(lǐng)域(如心血管內(nèi)的血壓測量，內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)動(dòng)態(tài)壓力的測量等)。如圖1-3所示，本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，其包括如下步驟
Sl 準(zhǔn)備材料，包括氧化硅薄膜3、一端具有腔體21的石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1 ；S2 將該氧化硅薄膜3放置在石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2具有腔體21的端面之間；對(duì)該氧化硅薄膜3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2相接處局部加熱，使該氧化硅薄膜3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2鍵合在一起；S3 去除多余的氧化硅薄膜3 ；S5 將裸露的石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2外表面涂覆保護(hù)層；S6 將石英玻璃毛細(xì)管1在鍵合處附近切斷；S7 完成光纖傳感器的制作。本光纖傳感器的制作方法專門制作全氧化硅光纖壓カ/聲音傳感器，其在步驟Sl 中準(zhǔn)備的石英玻璃毛細(xì)管1的外徑與石英玻璃光纖2的外徑相同，該石英玻璃光纖2被腐蝕過，其一端具有腔體21，該腔體21的直徑與石英玻璃毛細(xì)管1的內(nèi)徑相同便于銜接，該腔體21的形成過程將在下面詳細(xì)描述，石英玻璃光纖2為單模光纖；該氧化硅薄膜3的制作方法在下面將詳細(xì)描述。步驟S2將氧化硅薄膜3放置在石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2具有腔體21 的端面之間，以準(zhǔn)備對(duì)其進(jìn)行鍵合(鍵合為將兩片表面清潔、原子級(jí)平整的同質(zhì)或異質(zhì)半導(dǎo)體材料經(jīng)表面清洗和活化處理，在一定條件下直接結(jié)合，通過范德華力、分子カ甚至原子力使晶片鍵合成為一體)，本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法是基于現(xiàn)有光纖和氧化硅薄膜直接鍵合的方法的不足所做出的改進(jìn)，在鍵合吋，氧化硅薄膜不是放在一個(gè)經(jīng)過拋光的襯底表面上，而是置于腐蝕過的石英玻璃光纖2和一段石英玻璃毛細(xì)管1之間。步驟S2中對(duì)氧化硅薄膜3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2相接處局部加熱， 使該氧化硅薄膜3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2鍵合在一起。通過對(duì)氧化硅薄膜 3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2相接處進(jìn)行局部加熱，溫度大約在700°C -850°C左右，可以使得上述氧化硅薄膜3、石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2直接結(jié)合(通過范德華力、分子カ甚至原子力使晶片鍵合成為一體)為一體，即鍵合。鍵合的方式有多種，將在下面具體描述。然后按照步驟S3去除多余的氧化硅薄膜3，再通過步驟S4并對(duì)裸露的石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2進(jìn)行聚合物涂覆保護(hù)層，以保護(hù)整個(gè)裸露的石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2。步驟S5在石英玻璃毛細(xì)管1鍵合處附近切斷。切斷后的石英玻璃毛細(xì)管1保留有一小段毛細(xì)管，用于對(duì)氧化硅薄膜3進(jìn)行保護(hù)，使其不宜受損，其提高了光纖傳感器的成品率。步驟S5中切斷石英玻璃毛細(xì)管的方法為解理法(解理為礦物晶體受力后沿一定方向破裂并產(chǎn)生光滑平面)或精細(xì)砂輪切割法。步驟S6，完成整個(gè)全氧化硅光纖壓カ/聲音傳感器的制作。本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，采用石英玻璃毛細(xì)管1作為器件的第三部分，在鍵合吋，其取代了現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷襯底；鍵合后，解理石英玻璃毛細(xì)管1前進(jìn)行聚合物保護(hù)層的涂覆和處理，處理完畢后再進(jìn)行解理石英玻璃毛細(xì)管1，在聚合物保護(hù)涂層涂覆過程中不需對(duì)氧化硅薄膜3進(jìn)行保護(hù)處理。獲得聚合物保護(hù)層保護(hù)的石英玻璃光纖 2在使用過程中不易折斷，提高了安全性。并且氧化硅薄膜3前端保留有一小段毛細(xì)管保護(hù)，該氧化硅薄膜3不宜受損，其提高了光纖傳感器的成品率，提高了工作效率。如圖4所示，該氧化硅薄膜3的制作方法如下Slll 如圖4a_4b所示，將雙面拋光的硅31表面淀積ー層氧化硅薄膜32 ；具體為，將400微米厚雙面拋光的硅31放在1100攝氏度下濕氧氧化6小吋，至上述硅片兩面的氧化層32 (氧化硅)的厚度大致為0. Ium-IOum ；S112:如圖如所示，通過光刻(光刻技木)和腐蝕(腐蝕技術(shù))去除上述硅31 — 面的部分氧化硅32(露出一個(gè)氧化硅的缺ロ 33)；S113 如圖4d所示，通過腐蝕(干法腐蝕技術(shù))，去除掉未受氧化硅32保護(hù)的硅 31 (露出一個(gè)硅片31的缺ロ 34)；S114 得到硅片框架支撐的氧化硅薄膜3。該石英玻璃毛細(xì)管1的制作方法如下S121 將石英玻璃毛細(xì)管1去除聚合物保護(hù)層；S122 解理該石英玻璃毛細(xì)管1 ； S123 得到平整端面石英玻璃毛細(xì)管1。其中該石英玻璃光纖2具有兩種制作方法第一種制作方法，該石英玻璃光纖2的制作方法可以為S131 將普通單模石英玻璃光纖2與石英玻璃毛細(xì)管1熔接；S132 完成熔接后， 在熔接處附近解理石英玻璃毛細(xì)管1，并剩余一小段石英玻璃毛細(xì)管1 ；S133 得到一端具有腔體21的石英玻璃光纖2。第二種制作方法，石英玻璃光纖的制作方法還可以為S141 將普通單模石英玻璃光纖2與多模石英玻璃光纖熔接；S142 完成熔接后， 在熔接處附近解理多模石英玻璃光纖，并剰余一小段多模石英玻璃光纖；S143 將單模石英玻璃光纖2的一端進(jìn)入濃氫氟酸(HF)中腐蝕，取出后經(jīng)離子水沖洗并通過氮?dú)獯蹈桑?S144 得到一端具有腔體21的石英玻璃光纖2。上述剰余一小段石英玻璃毛細(xì)管1大約為25微米左右，剰余一小段多模石英玻璃光纖也大約為25微米左右；上述將單模石英玻璃光纖2的一端進(jìn)入濃氫氟酸(HF)中腐蝕大約3分鐘的時(shí)間。步驟S2中的鍵合步驟也有兩種鍵合方法第一種鍵合方法步驟S2中的鍵合步驟如下S201 將石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1分別放入兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針4中， 石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1的端面露出在陶瓷插針4外；氧化鋯陶瓷插針4的內(nèi)徑為127微米(如圖5所示)，露出石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1的端部約300微米長；S202 將兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針4固定在夾具上.通過調(diào)節(jié)夾具使石英玻璃光纖2 和石英玻璃毛細(xì)管1端面平行并同軸；S203 將氧化硅薄膜3放置在石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1之間，并施加約 0. 05N-5N的力，使石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管3夾住上述氧化硅薄膜3 ；S204:將上述石英玻璃光纖2、石英玻璃毛細(xì)管1和氧化硅薄膜3加熱至 7000C _850°C，持續(xù)Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0_10秒后停止加熱。第二種鍵合方法步驟S2中的鍵合步驟還可以如下
S211 將石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1，分別放入兩個(gè)V形槽中，且分別露出約10-300微米長的石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1 ；S212:將其中ー個(gè)V形槽固定在一個(gè)可調(diào)節(jié)施加力大小的調(diào)節(jié)架上，將另ー個(gè)V形槽固定在一個(gè)調(diào)節(jié)架上，通過調(diào)節(jié)上述兩個(gè)調(diào)節(jié)架，使石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1 的端面互相平行且同軸；S213 將氧化硅薄膜3放置在石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1之間，并施加約 0. 05N-5N的力，使石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1夾住上述氧化硅薄膜3 ；S214:將上述石英玻璃光纖2、石英玻璃毛細(xì)管1和氧化硅薄膜3加熱至 7000C _850°C，持續(xù)Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0_10秒后停止加熱。上述步驟S3包括如下步驟S301 用機(jī)械切割的方法去除石英玻璃光纖2和石英玻璃毛細(xì)管1外徑之外的氧化硅薄膜3 ；具體為，通過陶瓷插針4切掉多余的氧化硅薄膜3。步驟S3還包括如下步驟S302 將焊接好的石英玻璃光纖2，石英玻璃毛細(xì)管1和氧化硅薄膜3放入氫氟酸蝕液中，腐蝕掉多余的氧化硅薄膜3。具體為，通過氫氟酸(HF)蝕液，腐蝕掉多余的氧化硅薄膜3。步驟Slll中的制作氧化硅薄膜3的方法包括熱氧化法、低壓化學(xué)汽相淀積法和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法，其中使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法吋，在薄膜淀積完成后使用高溫退火的方法，使氧化硅薄膜更致密。步驟Slll中的制作的氧化硅薄膜3在淀積過程中參雜，以達(dá)到改變薄膜性質(zhì)的目的。其所制造的氧化硅薄膜3的厚度為0. lum-lOum。步驟S4中的保護(hù)層的制作方法如下S401 將焊接好的石英玻璃光纖2，石英玻璃毛細(xì)管1和氧化硅薄膜3浸入聚合物與溶劑的混合液中；S402 將涂敷了聚合物的焊接好的石英玻璃光纖2、石英玻璃毛細(xì)管1和氧化硅薄膜3放入烘箱中烘烤。具體為，將裸露的石英玻璃毛細(xì)管1和石英玻璃光纖2在光刻膠中浸泡5秒中后，取出放入烘箱中程序升溫至250攝氏度烘烤3小時(shí)人們?cè)谑褂霉饫w傳感器測量血管內(nèi)的血壓時(shí)，需要將傳感器通過導(dǎo)線放置于需要測量的位置，如心血管，因此，傳感器的體積要越小越好。放置在內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的傳感器需要耐高溫、耐腐蝕。通過本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，制作的ー種全氧化硅光纖壓力/ 聲音傳感器，其與光纖的外徑相同(125微米，不包括聚合物涂覆層)因此可以更方便置入可以用于普通的壓カ測量。并且該傳感器的敏感部位均由石英玻璃構(gòu)成，并且體積小，具有耐高溫，耐腐蝕，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，還可以應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的氣缸內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力測量等等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的一種光纖傳感器的制作方法，簡化了聚合物保護(hù)層的涂覆的エ藝難度，在涂覆過程中不需要任何對(duì)薄膜的保護(hù)，其提高了光纖傳感器制作的效率。采用石英玻璃毛細(xì)管作為器件的第三部分，在鍵合吋，其取代了現(xiàn)有技術(shù)中的陶瓷襯底；鍵合后，解理石英玻璃毛細(xì)管前進(jìn)行聚合物保護(hù)層的涂覆和處理，處理完畢后再進(jìn)行解理石英玻璃毛細(xì)管，在聚合物保護(hù)涂層涂覆過程中不需對(duì)氧化硅薄膜進(jìn)行保護(hù)處理。獲得聚合物保護(hù)層保
10護(hù)的石英玻璃光纖在使用過程中不易折斷，提高了安全性。并且氧化硅薄膜前端保留有一小段石英玻璃毛細(xì)管保護(hù)，該氧化硅薄膜不宜受損，其提高了光纖傳感器的成品率，提高了工作效率。 以上所掲示的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖傳感器的制作方法，其包括如下步驟51準(zhǔn)備材料，包括氧化硅薄膜、一端具有腔體的石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管；52將所述氧化硅薄膜放置在所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖具有所述腔體的端面之間，對(duì)所述氧化硅薄膜、所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖相接處局部加熱，使上述氧化硅薄膜、石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖鍵合在一起；53去除多余的氧化硅薄膜；54將裸露的石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖外表面涂敷保護(hù)層；55將石英玻璃毛細(xì)管在鍵合處附近切斷；56完成光纖傳感器的制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Sl中準(zhǔn)備的氧化硅薄膜的制作方法如下5111將雙面拋光的硅表面淀積ー層氧化硅薄膜；5112通過光刻和腐蝕去除上述硅一面的部分氧化硅；5113通過腐蝕，去除掉未受氧化硅保護(hù)的硅；5114得到硅片框架支撐的氧化硅薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃毛細(xì)管的制作方法如下5121將石英玻璃毛細(xì)管去除聚合物保護(hù)層；5122解理該石英玻璃毛細(xì)管；5123得到平整端面的石英玻璃毛細(xì)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃光纖的制作方法如下5131將普通單模石英玻璃光纖與石英玻璃毛細(xì)管熔接；5132完成熔接后，在熔接處附近解理石英玻璃毛細(xì)管，并剩余一小段石英玻璃毛細(xì)管；5133得到一端具有腔體的石英玻璃光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Sl中準(zhǔn)備的石英玻璃光纖的制作方法還可以如下S141 將普通單模石英玻璃光纖與多模石英玻璃光纖熔接；S142:完成熔接后，在熔接處附近解理多模石英玻璃光纖，并剰余一小段多模石英玻璃光纖；5143將單模石英玻璃光纖的一端進(jìn)入氫氟酸中腐蝕，取出后經(jīng)去離子水沖洗并用氮?dú)獯蹈桑?144得到一端具有腔體的石英玻璃光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S2中的鍵合步驟如下5201將石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管分別放入兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針中，石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管的端面露出在陶瓷插針外；5202將兩個(gè)氧化鋯陶瓷插針固定在夾具上，通過調(diào)節(jié)夾具使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管端面平行并同軸；5203將氧化硅薄膜放置在石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管之間，并施加約0. 05N-5N 的力，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管夾住上述氧化硅薄膜；5204將上述石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜加熱至700°C -850°C，持續(xù) Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0-10秒后停止加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S2中的鍵合步驟還可以如下S211 將石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管，分別放入兩個(gè)V形槽中，且分別露出約 10-300微米長的石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管；S212:將其中ー個(gè)V形槽固定在一個(gè)可調(diào)節(jié)施加力大小的調(diào)節(jié)架上，將另ー個(gè)V形槽固定在ー個(gè)調(diào)節(jié)架上，通過調(diào)節(jié)上述兩個(gè)調(diào)節(jié)架，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管的端面互相平行且同軸；5213將氧化硅薄膜放置在石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管之間，并施加約0. 05N-5N 的力，使石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管夾住上述氧化硅薄膜；5214將上述石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜加熱至700°C -850°C，持續(xù) Is-IOs后停止施加壓力，停止施加力0-10秒后停止加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S3包括如下步驟5301用機(jī)械切割的方法去除石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管外徑之外的氧化硅薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S3還包括如下步驟5302將焊接好的石英玻璃光纖，石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜放入氫氟酸蝕液中，腐蝕掉多余的氧化硅薄膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在干步驟Slll中的制作氧化硅薄膜的方法包括熱氧化法、低壓化學(xué)汽相淀積法和等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法，其中使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積法吋，在薄膜淀積完成后使用高溫退火的方法，使氧化硅薄膜更致密。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Slll中的制作氧化硅薄膜的厚度為0. lum-10um。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟Slll中的制作的氧化硅薄膜在淀積過程中參雜。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S4中的保護(hù)層的制作方法如下S401 將焊接好的石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜浸入聚合物與溶劑的混合液中；S402:將涂敷了聚合物的焊接好的石英玻璃光纖、石英玻璃毛細(xì)管和氧化硅薄膜放入烘箱中烘烤。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種光纖傳感器的制作方法，其特征在于步驟S5中切斷石英玻璃毛細(xì)管的方法為解理法或精細(xì)砂輪切割法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纖傳感器的制作方法，其包括如下步驟S1準(zhǔn)備材料，包括氧化硅薄膜、一端具有腔體的石英玻璃光纖和石英玻璃毛細(xì)管；S2將所述氧化硅薄膜放置在所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖具有所述腔體的端面之間，對(duì)所述氧化硅薄膜、所述石英玻璃毛細(xì)管和所述石英玻璃光纖相接處局部加熱，使上述氧化硅薄膜、石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖鍵合在一起；S3去除多余的氧化硅薄膜；S4將裸露的石英玻璃毛細(xì)管和石英玻璃光纖外表面涂敷保護(hù)層；S5將石英玻璃毛細(xì)管在鍵合處附近切斷；S6完成光纖傳感器的制作。
文檔編號(hào)G01H9/00GK102539057SQ20111042728
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者施林偉, 李維, 楊忠鈺, 林沁, 鄧江東 申請(qǐng)人:深圳市盛喜路科技有限公司