(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210764173.5 (22)申请日 2022.07.01 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114812630 A (43)申请公布日 2022.07.29 (73)专利权人 中北大学 地址 030051 山西省太原市尖草 坪区学院 路3号 (72)发明人 白建东　赵馨瑜　高晓宇　郑永秋　 薛晨阳　 (74)专利代理 机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 14110 专利代理师 赵江艳 (51)Int.Cl. G01D 5/26(2006.01) G01D 5/353(2006.01) G01D 5/38(2006.01) G01D 21/02(2006.01)G02B 6/12(2006.01) (56)对比文件 CN 112964299 A,2021.0 6.15 CN 113534341 A,2021.10.2 2 CN 111174896 A,2020.0 5.19 CN 109001155 A,2018.12.14 CN 113295258 A,2021.08.24 US 2005237538 A1,20 05.10.27 DE 10201820 3100 B3,2019.0 3.28 CA 2497842 A1,20 04.03.18 CA 2166178 A1,19 96.06.29 JP 201325 3831 A,2013.12.19 CN 104931431 A,2015.09.23 CN 1558260 A,2004.12.29 倪小琦等.光纤微机电系统法布里-珀罗压 力传感器的波分复用. 《光学 学报》 .20 07,第27卷 (第05期),第28- 32页. 审查员 陈坤云 (54)发明名称 基于波导光栅的双参数原 位传感器、 传感系 统及制备方法 (57)摘要 本发明涉及传感技术领域， 公开了一种基于 波导光栅的双参数原位传感器、 传感系统和制备 方法， 传感器包括光波导基片， 所述光波导基片 内平行设置有第一直型光波导和第二直型光波 导， 第一直型光波导的两端分别与第一传输光纤 和第二传输光纤连接， 第二直型光波导的两端分 别与第三传输光纤和第四传输光纤连接， 第一直 型光波导上设置有第一布拉格光栅， 第二直型光 波导上分离设置有第二布拉格光栅和第三布拉 格光栅， 光波导基片上表面设置有微型空气槽， 微型空气槽位于第二布拉格光栅和第三布拉格 光栅之间。 本发明实现了温 ‑声的时空同步原位 测量， 提高了测量精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114812630 B 2022.09.20 CN 114812630 B 1.一种基于波导光栅的双参数原位传感器， 其特征在于， 包括： 光波导基片 （4） ， 所述光 波导基片 （4） 内平行设置有第一直型光波导 （5） 和第二直型光波导 （9） ， 第一直型光波导 （5） 的两端分别与第一传输光纤 （3） 和第二传输光纤 （7） 连接， 所述第二直型光波导 （9） 的两端 分别与第三传输光纤 （8） 和第四传输光纤 （13） 连接， 所述第一直型光波导 （5） 上设置有第一 布拉格光栅 （6） ， 所述第二直型光波导 （9） 上分离设置有第二布拉格光栅 （10） 和第三布拉格 光栅 （12） ， 所述光波导基片 （4） 上表面设置有微型空气槽 （11） ， 所述微型空气槽 （11） 位于第 二布拉格光栅 （10） 和第三布拉格光栅 （12） 之间； 第一直型光波导 （5） 和第二直型光波导 （9） 为固态掺锗二氧化硅晶体； 所述光波导基片 （4） 包括分别位于第一直型光波导 （5） 和第二直型光波导 （9） 下方和上 方的二氧化硅层 （14） 和上包层 （16） ； 所述微型空气槽 （11） 的深度小于所述上包层 （16） 的厚 度。 2.根据权利要求1所述的一种基于波导光栅的双参数原位传感器， 其特征在于， 所述光 波导基片 （4） 的材 料为二氧化硅 。 3.根据权利要求1所述的一种基于波导光栅的双参数原位传感器， 其特征在于， 所述第 二布拉格光 栅 （10） 和第三布拉格光 栅 （12） 的反射 率大于60%。 4.根据权利要求1所述的一种基于波导光栅的双参数原位传感器， 其特征在于， 所述第 一布拉格光 栅 （6） 的反射 率大于60%。 5.一种基于波导光栅的双参数传感系统， 其特征在于， 包括光源、 第一光谱仪、 第二光 谱仪、 信号处 理器和权利要求1~4任一项所述的一种基于波导 光栅的双参数原位传感器； 所述光源用于向所述第一传输光纤 （3） 和第四传输光纤 （13） 提供光信号， 所述第一光 谱仪用于接收第二传输光纤 （7） 的输出光信号， 并得到第一光谱； 所述第二光谱仪用于接收 第三传输光纤 （8） 的输出光信号， 并得到第二 光谱； 所述信号处理器用于根据所述第一光谱， 计算得到温度信号， 以及用于根据所述第二 光谱， 计算得到声 音信号。 6.一种基于波导光栅的双参数原位传感器的制备方法， 其特征在于， 用于制备权利要 求1所述的一种基于波导 光栅的双参数原位传感器， 包括以下步骤： S1、 在硅衬底上 （17） 生长二氧化硅形成二氧化硅层 （14） ， 在二氧化硅层 （14） 上生长掺 锗二氧化硅形成掺锗二氧化硅层 （15） ； S2、 在掺锗二氧化硅层 （15） 上设置掩膜版， 通过反应离子刻蚀法刻蚀掉多余的掺锗二 氧化硅， 在二氧化硅层 （14） 形成第一 直型光波导 （5） 和第二 直型光波导 （9） ； S3、 使用等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅层 （14） 上生长二氧化硅形成上包层 （16） ； S4、 设置套刻版， 通过反应离子刻蚀法在上包层 （16） 的上表面刻蚀形成微型空气槽 （11） ； S5、 在第一 直型光波导 （5） 和第二 直型光波导 （9） 两端 耦合传输光纤； S6、 利用飞秒激光逐行扫描的方法分别在第一直型光波导 （5） 和第二直型光波导 （9） 上 刻写， 形成第一布拉格光 栅 （6） 、 第二布拉格光 栅 （10） 和第三布拉格光 栅 （12） 。 7.根据权利要求6所述的一种基于波导光栅的双参数原位传感器的制备方法， 其特征 在于， 所述步骤S1中， 二氧化硅层 （14） 的厚度为15 ±3 μm， 掺锗二氧化硅层 （15） 的厚度为6.5权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114812630 B 2±2 μm。 8.根据权利要求6所述的一种基于波导光栅的双参数原位传感器的制备方法， 其特征 在于， 所述 微型空气槽 （1 1） 的深度小于所述上包层 （16） 的厚度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114812630 B 3