光学 精密工程
2022, 30(13): 1582
1 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
2 江苏省气象探测与信息处理重点实验室
3 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
以新型的石墨烯材料为压力敏感膜, 设计了一种基于法布里-珀罗干涉的光纤微压传感器。利用薄膜光学理论, 分析了不同层数石墨烯膜的反射率特性。仿真结果表明, 增加层数可以提高石墨烯膜的反射率。根据光传输矩阵的理论, 研究并模拟了法珀腔的几何参数对反射信号的影响。通过分析对比几种大挠度圆膜应变的理论, 建立了石墨烯薄膜的压力敏感特性模型, 并利用ANSYS静态力学非线性对模型的挠度形变特性进行有限元仿真, 验证了模型的准确性, 为设计制作基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器提供了理论基础。
石墨烯膜 微压传感器 法珀干涉 大挠度应变理论 有限元分析 光传输矩阵理论 graphene film micro-pressure sensor Fabry-Perot interference large deflection strain theory finite element analysis optical transmission matrix theory
南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室, 江苏 南京 210023
设计并研制了一种新型光纤法布里珀罗压力传感器，通过光刻、硅片刻蚀、阳极键合等微机电系统技术制作而成，适合恶劣环境下、狭小空间内的微压环境压力测量。详细阐述了传感器的结构设计和制作方式。该设计巧妙地利用了光纤法兰盘，保证了光纤端面与敏感膜的平行，从而形成高质量的法布里珀罗干涉腔。该结构也有利于初始腔长的稳定，减小了传感器误差。建立了实验解调系统，对其压力、温度等特性进行了详细的测试。实验结果表明，在0~0.1 MPa的压力范围内，传感器线性度好，重复性高，灵敏度达到了61.6 μm/MPa。
传感器 微压传感 光纤传感器 法布里珀罗 微机电系统技术
