飞秒激光加工微悬臂梁薄膜光纤声波传感器

作     者：郑怡雯 陈永璋 唐前浩 朱一新 于永芹 杜晨林 阮双琛 ZHENG Yiwen;CHEN Yongzhang;TANG Qianhao;ZHU Yixin;YU Yongqin;DU Chenlin;RUAN Shuangchen

作者机构：深圳技术大学广东省高校先进光学精密制造技术重点实验室深圳518118 深圳技术大学新材料与新能源学院深圳518118 深圳技术大学中德智能制造学院深圳518118 

出 版 物：《光子学报》 (Acta Photonica Sinica)

年 卷 期：2023年第52卷第10期

页      面：209-219页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(No.61935014) 深圳市科技项目(No.JCYJ20200109144012410) 深圳技术大学研究生院与企业合作项目(No.XQHZ202201) 

主　　题：光纤声波传感器 微悬臂梁 飞秒激光微加工 声压灵敏度 法布里-珀罗干涉仪 

摘      要：设计并制作了一种光纤微悬臂梁传感器,由于悬臂梁在受迫振动过程中不会产生拉伸变形,与四周固定的圆形密闭薄膜相比,会产生更高的声波灵敏度。采用飞秒激光加工制作微悬臂梁薄膜光纤声波传感器,制备出长宽均为500μm,厚6μm的微悬臂梁结构。通过实验得到其反射光谱对比度为8.8 dB,自由光谱范围为7.72 nm,理论计算得光纤法布里-珀罗腔长为155.6μm。研究结果表明,该光纤声波传感器在2200 Hz处出现明显的共振峰,对应的声压灵敏度为414 mV/Pa,在300 Hz时有最大的灵敏度675 mV/Pa,与普通硅橡胶薄膜声波传感器相比灵敏度显著提高。理论计算硅橡胶微悬臂梁光纤声波传感器的一阶共振频率为198 Hz,与实验测得的共振频率较为接近。同时悬臂梁传感器的声压灵敏度可达675 mV/Pa,声压响应线性度为0.994。