光学标准具及其制备方法及在波长解调系统的应用技术方案

本申请涉及一种能够测温的光学标准具，本申请的测温光学标准具属于具有测温功能的法布里

【技术实现步骤摘要】
光学标准具及其制备方法及在波长解调系统的应用


[0001]本申请属于光学芯片
，尤其是涉及一种测温光学标准具及其制备方法及在波长解调系统的应用。

技术介绍

[0002]光纤传感技术是伴随着光通信技术的发展而逐步形成的。光纤传感技术是以光波作为传感信息的载体，与电子测量技术中以传感元件电特性为基础的检测原理有很大区别。与传统电子类传感器只作为传感元件不同的是，光纤传感器具有“传”和“感”一体化的特点，由此具备传统传感器所不具备的诸多优点。
[0003]由于可调谐激光器的光功率波动性和稳定性、光路和电路的噪声等因素会影响用直接法求得的光纤光栅反射波长的解调精度和解调稳定性。因此，基于可调谐激光器的高速光纤光栅波长解调系统可以引入波长参考模块，来提高系统波长解调精度和稳定性。引入F
‑
P标准具(法布里
‑
珀罗标准具)模块的光纤光栅波长解调法系统可在一定波段范围内引入间隔均匀的多个波长参考点，在环境温度处于稳态情况下F
‑
P标准具，能够对激光器的输出波长进行标定，从而降低解调波长的随机误差。
[0004]中国专利文献CN111024246A，专利技术名称为基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置中公开了在传感器上外壳上设置温度传感器来感应温度从而对测量的波长进行补偿，但是由于其测量的是传感器外壳的温度，其温度不能代表法珀标准具内部温度，因而，对于温度的测量准确性不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种测温补偿精确度更高的测温光学标准具及其制备方法及在波长解调系统的应用。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种能够测温的光学标准具，包括：
[0008]硅基材料层，顶部和底部分别镀有光学薄膜层；
[0009]热敏电阻，位于硅基材料层中心，为环形；
[0010]定值电阻，为3个，围绕所述热敏电阻设置；
[0011]所述热敏电阻和定值电阻由溅射在光学薄膜层上的金属层形成，且热敏电阻与定值电阻形成环形电路，所述环形电路上具有供电节点和测电节点，供电节点接受外部供电后，所述环形电路形成并联的两条支路，两条支路分别为串联在一起的热敏电阻与其中一个定值电阻以及剩余两个的串联设置的定值电阻，测电节点位于热敏电阻与定值电阻或者定值电阻与定值电阻之间；
[0012]热敏电阻围成区域的硅基材料层及其顶部和底部的光学薄膜层形成法布里
‑
珀罗干涉结构。
[0013]优选地，本专利技术的能够测温的光学标准具，所述热敏电阻为铂，定值电阻为镍铬合
金。
[0014]优选地，本专利技术的能够测温的光学标准具，所述热敏电阻以及定值电阻四周具有空腔。
[0015]优选地，本专利技术的能够测温的光学标准具，
[0016]所述定值电阻为长方形，围绕所述定值电阻四周的空腔为相互平行的长条状。
[0017]优选地，本专利技术的能够测温的光学标准具，所述光学薄膜层为多层介质膜，依次为TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜和TiO2膜。
[0018]本申请还提供一种制备上述的光学标准具的方法，包括以下步骤：
[0019]S1：取一硅基材料层，在所述硅基材料层顶部和底部分别镀光学薄膜层形成法布里
‑
珀罗干涉结构；
[0020]S2：在硅基材料层顶部的光学薄膜层上涂覆光刻胶形成光刻胶层，并形成图案，所述图案与热敏电阻及定值电阻对应；
[0021]S3：使用磁控溅射工艺在热敏电阻对应位置和定值电阻对应位置分别溅射金属；
[0022]S4：剥离溅射的金属层并去除光刻胶层，保留图案中的金属以形成热敏电阻和定值电阻；
[0023]S5：封装并通过金属导线使热敏电阻与定值电阻形成环形电路，所述环形电路上具有供电节点和测电节点，供电节点接受外部供电后，所述环形电路形成并联的两条支路，两条支路分别为串联在一起的热敏电阻与部分定值电阻以及剩余的串联设置的定值电阻，测电节点位于两条支路的中间处。
[0024]优选地，本专利技术的方法，在S2步骤后、S3步骤前，使用刻蚀工艺在所述热敏电阻以及定值电阻四周刻蚀形成空腔。
[0025]优选地，本专利技术的方法，所述光学薄膜层为多层介质膜，依次为TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜和TiO2膜。
[0026]本申请还提供一种波长解调方法，使用上述的光学标准具，包括以下步骤：
[0027]使用特定波长的入射光线射入热敏电阻(2)所包围区域，并测量从光学标准具另一端射出的透射光谱的透射光谱图；
[0028]通过外部供电连接供电节点，并通过测电节点测量两个测电节点之间的电压，利用测得的电压、外部供电的电压、定值电阻的电阻值，热敏电阻的温度与电阻值特性，求出热敏电阻所包围区域的温度；
[0029]利用得到的温度建立测得波长与标准温度下的补偿波长的对应关系。
[0030]优选地，本专利技术的波长解调方法，
[0031]透射光谱的波长λ
’
的计算方法为：
[0032][0033]n为硅基材料层(1)的折射率，L为硅基材料层(1)厚度，θ为入射角度，垂直入射时cosθ＝1，δ为相位差、通过测量透射光的衍射条纹的宽度得到；
[0034]热敏电阻所包围区域的温度T的计算方法为：其中
R4为当前温度下的热敏电阻的电阻，R0是热敏电阻在T0温度下的电阻，α为热敏电阻所制备材料所决定的温度系数，R1、R2、R3分别是三个定值电阻，R3与热敏电阻处于同一支路，U
s
为供电节点的供电电压，U0为测电节点处测量得到的电压；
[0035]利用得到的温度建立测得波长与标准温度下的补偿波长的对应关系的方法为：温度补偿系数k为T
’
标准温度，λ
’
为同样的光线在T0温度下由通过所述光学标准具而测得的补偿波长。
[0036]本专利技术的有益效果是：
[0037]本专利技术的测温光学标准具属于具有测温功能的法布里
‑
珀罗光学标准具，通过在法布里
‑
珀罗光学标准具的基础上增加三个定值电阻和一个热敏电阻形成惠斯通电桥测温结构，并直接位于法布里
‑
珀罗光学结构四周，直接测定法布里
‑
珀罗光学结构的温度，并利用该温度可补偿测量得到的波长，具有测量结果准确的优点。
附图说明
[0038]下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
[0039]图1是本申请实施例1的测温光学标准具的正视图；
[0040]图2是本申请实施例1中具有空腔的测温光学标准具的正视图；
[0041]图3是本申请实施例2的光学标准具的方法的流程图；
[0042]图4是本申请实施例2的具有空腔的光学标准具的方法的流程图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够测温的光学标准具，其特征在于，包括：硅基材料层(1)，顶部和底部分别镀有光学薄膜层(4)；热敏电阻(2)，位于硅基材料层(1)中心，为环形；定值电阻(3)，为3个，围绕所述热敏电阻(2)设置；所述热敏电阻(2)和定值电阻(3)由溅射在光学薄膜层(4)上的金属层形成，且热敏电阻(2)与定值电阻(3)形成环形电路，所述环形电路上具有供电节点和测电节点，供电节点接受外部供电后，所述环形电路形成并联的两条支路，两条支路分别为串联在一起的热敏电阻(2)与其中一个定值电阻(3)以及剩余两个的串联设置的定值电阻(3)，测电节点位于热敏电阻(2)与定值电阻(3)或者定值电阻(3)与定值电阻(3)之间；热敏电阻(2)围成区域的硅基材料层(1)及其顶部和底部的光学薄膜层(4)形成法布里
‑
珀罗干涉结构。2.根据权利要求1所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述热敏电阻(2)为铂，定值电阻(3)为镍铬合金。3.根据权利要求1或2所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述热敏电阻(2)以及定值电阻(3)四周具有空腔。4.根据权利要求3所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述定值电阻(3)为长方形，围绕所述定值电阻(3)四周的空腔为相互平行的长条状。5.根据权利要求1所述的能够测温的光学标准具，其特征在于，所述光学薄膜层(4)为多层介质膜，依次为TiO2膜、SiO2膜、TiO2膜、SiO2膜和TiO2膜。6.一种制备权利要求1
‑
5任一项的光学标准具的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：取一硅基材料层(1)，在所述硅基材料层(1)顶部和底部分别镀光学薄膜层(4)形成法布里
‑
珀罗干涉结构；S2：在硅基材料层(1)顶部的光学薄膜层(4)上涂覆光刻胶形成光刻胶层(5)，并形成图案，所述图案与热敏电阻(2)及定值电阻(3)对应；S3：使用磁控溅射工艺在热敏电阻(2)对应位置和定值电阻(3)对应位置分别溅射金属；S4：减薄金属层(6)并去除光刻胶层(5)，保留图案中的金属以形成热敏电阻(2)和定值电阻(3)；S5：封装并通过金属导线使热敏电阻(2)与定值电阻(3)形成环形电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓海，吴盟，
申请(专利权)人：欧梯恩智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：