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原文传递一种光纤端面微悬臂梁传感器及其制备方法

专利名称：	一种光纤端面微悬臂梁传感器及其制备方法
摘要：	本发明公开了一种光纤端面微悬臂梁传感器及其制备方法，光纤端面微悬臂梁传感器包括：光纤；悬臂梁结构，通过飞秒激光双光子聚合技术聚合在所述光纤的一端面；所述悬臂梁结构为聚合物结构，悬臂梁结构包括支柱和微悬臂梁；微悬臂梁与光纤的端面平行。本发明通过飞秒激光双光子聚合技术制备的光学端面微悬臂梁为聚合物材料，弹性比硅基材料大，可以极大地增大探测灵敏度；制备方法属于增材制造，实现光纤与悬臂梁的一体化，结构紧凑；对光纤本身不造成任何损伤或破坏；同时节省了加工时间，使制造方式更具灵活性。本发明提出的用飞秒激光双光子聚合技术固化出的光纤端面微悬臂梁具有小尺寸、高弹性的特点，其可应用于多领域。
专利类型：	发明专利
申请人：	深圳大学
发明人：	廖常锐;王义平;熊聪;朱梦
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN201911294643.0
公开号：	CN111077113A
代理机构：	广州粤高专利商标代理有限公司
代理人：	刘爱珍
分类号：	G01N21/45;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/45
申请人地址：	518060 广东省深圳市南山区南海大道3688号
主权项：	1.一种光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤S1、将光纤的一端切平，将光纤平放固定在载玻片上，在光纤两侧的载波片上设置支撑部以防止盖玻片挤压光纤，对光纤端面进行光刻胶滴入，使光纤端面浸没在光刻胶中，盖上盖玻片；步骤S2、利用3D光刻机，采用飞秒激光双光子聚合技术在光纤的端面形成聚合物悬臂梁结构，得到具有悬臂梁结构的光纤样品；步骤S3、进行显影：固化完成后取下盖玻片，将样品连带载玻片浸入在显影溶液中，未曝光的光刻胶在溶液中被溶解，固化后的聚合物悬臂梁结构被保留；所述悬臂梁结构包括支柱和微悬臂梁，所述支柱的第一端与光纤端面的包层结合；所述微悬臂梁与光纤的端面平行；所述微悬臂梁的一端固定在支柱的第二端，所述微悬臂梁的另一端悬空在纤芯上方形成悬臂。 2.根据权利要求1所述的光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中“采用飞秒激光双光子聚合技术在光纤的端面形成聚合物悬臂梁结构”的步骤包括：将样品固定在三维精密位移平台上；通过电脑控制三维精密位移平台在X、Y、Z三个方向的移动，使飞秒激光光束经过加工光路系统后对光刻胶进行写入。 3.根据权利要求2所述的光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，所述“飞秒激光光束经过加工光路系统后对光刻胶进行写入”的步骤包括：飞秒激光光束通过扩束器扩束后，通过衰减器及功率计；经反射镜后，光束中的近红外波段光束经双色镜反射进入物镜后聚焦到胶水内部进行加工，光束中的可见光部分透过双色镜后再通过滤波片进入CCD成像。 4.根据权利要求1所述的光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述支撑部的厚度为150-300μm；在步骤S3中，固化完成取下盖玻片后，再除去支撑部。 5.根据权利要求1所述的光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括以下步骤：步骤S4、利用磁控溅射镀膜仪对微悬臂梁表面镀氢敏感膜。 6.根据权利要求1所述的光纤端面微悬臂梁传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将样品固定在三维精密位移平台上后，移动三维精密位移平台使样品处于初始加工平面的初始加工点位置，使飞秒激光光束的光斑聚合点位于初始加工点；通过控制快门光阑的开关并驱动三维精密移动平台移动，使激光光束从光纤端面开始侧向聚合微悬臂梁。 7.一种光纤端面微悬臂梁传感器，其特征在于，包括：光纤，包括纤芯和包层；悬臂梁结构，通过飞秒激光双光子聚合技术聚合在所述光纤的一端面；所述悬臂梁结构为聚合物结构，悬臂梁结构包括支柱和微悬臂梁；所述支柱的第一端与光纤端面的包层结合；所述微悬臂梁的一端固定在支柱的第二端，所述微悬臂梁的另一端悬空在纤芯上方形成悬臂；所述微悬臂梁与光纤的端面平行；沿着垂直于光纤端面的方向，悬臂在光纤端面上的投影覆盖纤芯；所述光纤端面微悬臂梁传感器通过权利要求1~6任一项所述的制备方法制成。 8.根据权利要求7所述的光纤端面微悬臂梁传感器，其特征在于，所述光纤端面微悬臂梁传感器为氢气传感器，所述微悬臂梁表面具有氢敏感膜钯膜，所述氢敏感膜的厚度小于1μm。 9.根据权利要求8所述的光纤端面微悬臂梁传感器，其特征在于，所述氢敏感膜为钯膜，所述钯膜的厚度为50~150nm。 10.根据权利要求8所述的光纤端面微悬臂梁传感器，其特征在于，所述氢气传感器的微悬臂梁的厚度不大于10μm，宽度不大于100μm；所述支柱的高度不大于200μm。
所属类别：	发明专利