專利名稱：基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于激光反饋千涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，屬于激光和精密測(cè)量技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的重要器件，用來測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的加速 度和線性位移。已有的加速度計(jì)種類繁多，基本上都具有敏感質(zhì)量快、檢測(cè)部分以及 信號(hào)處理電路三部分組成。敏感質(zhì)量塊用來感受外界加速度信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為自身 的位移信息。檢測(cè)部分是測(cè)量敏感質(zhì)量塊的位移，可分為電信號(hào)檢測(cè)和光信號(hào)檢測(cè)兩 種。信號(hào)處理電路則都是將檢測(cè)部分得到的信息進(jìn)行處理，輸出加速度信息特征。光信號(hào)檢測(cè)的加速度計(jì)，即光學(xué)加速度計(jì)具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。 光學(xué)加速度計(jì)主要分為光強(qiáng)調(diào)制型、相位調(diào)制型和波長(zhǎng)調(diào)制型。光強(qiáng)調(diào)制型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但精度不高；相位調(diào)制型和波長(zhǎng)調(diào)制型精度較高，伹由于存在光纖元件，體積不能做 得很小。隨著航空、航海和宇航事業(yè)的發(fā)展，對(duì)于加速度計(jì)的要求越來越髙，不伹要 求高精度，還要求減輕重量，減小體積等。傳統(tǒng)的光學(xué)加速度計(jì)的體積已經(jīng)不能滿足要求。微光機(jī)電加速度計(jì)，簡(jiǎn)稱為MOEMS加速度計(jì)，是一種基于光學(xué)測(cè)試技術(shù)和 MEMS制造技術(shù)的新型加速度計(jì)。在抗電磁干擾、減小體積、提高精度和可實(shí)現(xiàn)批 量化生產(chǎn)等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。自King于1963年首次報(bào)道了激光反饋干涉(又稱激光自混合干涉)現(xiàn)象以來， 激光反饋干涉技術(shù)，尤其是半導(dǎo)體激光反饋干涉技術(shù)得到了國(guó)際上很多學(xué)者的關(guān)注， 將其應(yīng)用于形貌、距離、位移、速度及振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。激光反饋干涉是指激光器 輸出的光被外部物體反射或散射后，其中一部分光又反饋回激光器的諧振腔，該反饋 光攜帶了外部物體的相關(guān)信息，與激光腔內(nèi)激光相混合后，會(huì)調(diào)制激光器的輸出。激 光反饋干涉變化規(guī)律與光的干涉現(xiàn)象類似，當(dāng)外部物體移動(dòng)半個(gè)光源波長(zhǎng)時(shí)激光器輸 出功率改變一個(gè)周期，人們利用激光反饋干涉的影響來檢測(cè)物理量，從而形成了一門 新興的光學(xué)測(cè)量技術(shù)。此技術(shù)可利用被反射面反射的反饋激光對(duì)激光器諧振腔的調(diào)制 來測(cè)試反射面的運(yùn)動(dòng)情況，從而實(shí)現(xiàn)用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)完成高精度的測(cè)量。本發(fā)明的目的是提供一種基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，該加速度計(jì)由 于采用激光反饋干涉技術(shù)，故加速度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為進(jìn)一步減少加速度計(jì)的尺寸和重 量，對(duì)加速度計(jì)所需部件的空間分布做了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在本發(fā)明中利用微加工技術(shù)加工加速度敏感件2、微光學(xué)反射鏡(A微光學(xué)反射鏡11、 B微光學(xué)反射鏡31)等結(jié)構(gòu), 同時(shí)將上下檢測(cè)組件中的光源(半導(dǎo)體激光器)、光電探測(cè)器、光束準(zhǔn)直器等器件集 成在一起，利用鍵合工藝實(shí)現(xiàn)多層組裝和封裝，從而滿足加速度計(jì)在精度、可靠性、 小型化、使用壽命等方面的要求。本發(fā)明采用差動(dòng)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有上下兩套測(cè)量系統(tǒng)，當(dāng)加速度敏感件發(fā)生位移時(shí)， 上下兩套測(cè)量系統(tǒng)的空間光路發(fā)生相反的變化，兩個(gè)激光器的光強(qiáng)也發(fā)生相反的變 化，可利用信號(hào)處理電路進(jìn)行差動(dòng)測(cè)量來減小測(cè)量誤差，提高系統(tǒng)的測(cè)量分辨率。本發(fā)明是一種基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，由上檢測(cè)組件1、加速度 敏感件2、下檢測(cè)組件3組成，加速度敏感件2放置于上檢測(cè)組件1與下檢測(cè)組件3 之間，且上檢測(cè)組件1與下檢測(cè)組件3結(jié)構(gòu)相同，上檢測(cè)組件1、加速度敏感件2 和下檢測(cè)組件3采用鍵合方式進(jìn)行封裝。加速度敏感件2采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，其懸臂 梁可以是一對(duì)、兩對(duì)或四對(duì)，懸臂梁可以直梁、帶有上下彎折(拱形)的梁或其他形 式(如波浪形)的梁。本發(fā)明微光機(jī)電加速度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于(1)由于采用激光反饋干涉技術(shù)，干涉 光路只有一條，所以避免了傳統(tǒng)干涉結(jié)構(gòu)普遍存在的結(jié)構(gòu)龐大，光路復(fù)雜等問題，使 得本發(fā)明加速度計(jì)變得更加簡(jiǎn)單、緊湊、穩(wěn)定。(2)由于敏感質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的上下表 面可以對(duì)光反射或散射，因此對(duì)準(zhǔn)直不敏感，易于裝調(diào)，可降低加工難度。(3)由 于可利用微加工技術(shù)及光電集成技術(shù)將各器件實(shí)現(xiàn)集成，所以本發(fā)明的加速度計(jì)體積 小，可批量化生產(chǎn)，成本低，其商業(yè)前景廣闊。


圖1是本發(fā)明微光機(jī)電加速度計(jì)的外部結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明加速度敏感件的結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明上檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明下檢測(cè)組件的結(jié)構(gòu)圖。圖5A是本發(fā)明準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)圖。圖5B是本發(fā)明另一準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)圖。圖6A是三角形微光學(xué)反射鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖6B是具有鉸鏈結(jié)構(gòu)微光學(xué)反射鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖7是本發(fā)明加速度計(jì)工作時(shí)的光路走向示意圖。圖中l(wèi).上檢測(cè)組件ll.A微光學(xué)反射鏡12.A光束準(zhǔn)直器13.A半導(dǎo)體激光器14.A電路板15.A光電探測(cè)器101.A基體103.腔體104.腔體底面2.加速度敏感件21.A懸臂梁22.B懸臂梁23.C懸臂梁24.D懸臂梁25.E懸臂梁26.F懸臂梁27.G懸臂梁28.H懸臂梁201.翻202.敏感質(zhì)量塊3.下檢測(cè)組件31.B微光學(xué)反射鏡310.B鏡面3U.C連接體312.D連接體313.A鉸鏈3H.B鉸鏈315.A卡扣316.B卡扣317.C卡扣318.D卡扣319.E卡扣31a,A鏡面31b.E連接體32.B光束準(zhǔn)直器321.球透鏡322.A連接體323.方形槽324.漸變折射率透鏡325.B連接體326.V形槽33.B半導(dǎo)體激光器34.B電路板35.B光電探測(cè)器301.B基體302.通孔303.B腔體304.B腔體底面具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 本發(fā)明是一種基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，該加速度計(jì)安裝在被測(cè)裝置上，在被測(cè)裝置有加速度存在時(shí)，(參見圖2所示)加速度敏感件2上的敏感質(zhì)量 塊202將產(chǎn)生慣性力，從而使敏感質(zhì)量塊202產(chǎn)生微位移，(參見圖8所示)導(dǎo)致空 間光路光程發(fā)生變化；由于激光反饋干涉作用，反饋回激光器的反饋光用于調(diào)制激光 器的輸出光，使得激光器的出射光光強(qiáng)發(fā)生變化；(參見圖3、圖4所示)利用兩個(gè)光 電探測(cè)器(是指上檢測(cè)組件1中的A光電探測(cè)器15，下檢測(cè)組件3中的B光電探測(cè) 器35)將出射光光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過信號(hào)檢測(cè)電路板34 (安裝在下檢測(cè)組 件3的腔體303內(nèi))上的信號(hào)檢測(cè)電路進(jìn)行處理，得到加速度的結(jié)果。加速度計(jì)的空 間光路由兩個(gè)半導(dǎo)體激光器(是指上檢測(cè)組件1中的A半導(dǎo)體激光器13，下檢測(cè)組 件3中的B半導(dǎo)體激光器33)的激光腔和敏感質(zhì)量i央202的上下表面構(gòu)成。參見圖1所示，本發(fā)明的基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，由上檢測(cè)組 件1、加速度敏感件2、下檢測(cè)組件3組成，加速度敏感件2放置于上檢測(cè)組件1 與下檢測(cè)組件3之間，且上檢測(cè)組件1、加速度敏感件2和下檢測(cè)組件3釆用鍵合 方式進(jìn)行封裝。下檢測(cè)組件3的一側(cè)面設(shè)有通孔302,該通孔302用于電導(dǎo)線通過。 由于本發(fā)明設(shè)計(jì)的微光機(jī)電加速度計(jì)的檢測(cè)原理中對(duì)光束準(zhǔn)直不敏感的優(yōu)勢(shì)，以及敏感質(zhì)量塊上下表面遠(yuǎn)大于及光束直徑，因此降低了對(duì)于封裝精度的要求，從而降低了 加工難度。在本發(fā)明中，上檢測(cè)組件1與下檢測(cè)組件3結(jié)構(gòu)相同。參見圖3所示，所述上檢測(cè)組件1包括有一A基體101、 A微光學(xué)反射鏡ll、 A光束準(zhǔn)直器12、 A半導(dǎo)體激光器13、 A信號(hào)檢測(cè)電路板14、 A探測(cè)器15,在A 基體101的中心位置開設(shè)有A腔體103,在A腔體103的腔體底面板104上從左 至右安裝有A微光學(xué)反射鏡11、 A信號(hào)檢測(cè)電路板14， A信號(hào)檢測(cè)電路板14上除 了電子元器件組成的信號(hào)檢測(cè)電路之外，還從左至右地安裝有A光束準(zhǔn)直器12、 A 半導(dǎo)體激光器13、 A光電探測(cè)器15，且A準(zhǔn)直器12、 A半導(dǎo)體激光器13和A光 電探測(cè)器15安裝在A信號(hào)檢測(cè)電路板14上的中心軸線重合。A光電探測(cè)器件15 的信號(hào)輸出端與信號(hào)檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端連接，用來對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算 并給出分析結(jié)果，分析結(jié)果作為此加速度計(jì)的輸出。A微光學(xué)反射鏡11用來改變A 半導(dǎo)體激光器13出射的激光的方向，A微光學(xué)反射鏡11與A光束準(zhǔn)直器12的前 端有一定的距離J , a =0.5 10wm ， A微光學(xué)反射鏡11的表面法線與A光束準(zhǔn) 直器12的中心軸線方向呈45°角，將A半導(dǎo)體激光器13發(fā)出的水平方向的光折 轉(zhuǎn)成豎直方向，這樣即可以調(diào)節(jié)由空間光路構(gòu)成的激光器外腔的長(zhǎng)度，又可以減小整體微光機(jī)電加速度計(jì)的尺寸。參見圖4所示，所述下檢測(cè)組件3包括有一B基體301、 B微光學(xué)反射鏡31、 B光束準(zhǔn)直器32、 B半導(dǎo)體激光器33、 B信號(hào)檢測(cè)電路板34、 B探測(cè)器35,在B 基體301的中心位置開設(shè)有B腔體303， B基體301的一側(cè)面設(shè)有B接口 302， 在B腔體303的腔體B底面板304上從左至右安裝有B微光學(xué)反射鏡31、 B信號(hào) 檢測(cè)電路板34, B信號(hào)檢測(cè)電路板34上除了電子元器件組成的信號(hào)檢測(cè)電路之外， 還從左至右地安裝有B光束準(zhǔn)直器32、 B半導(dǎo)體激光器33、 B光電探測(cè)器35，且 B準(zhǔn)直器32、 B半導(dǎo)體激光器33和B光電探測(cè)器35安裝在B信號(hào)檢測(cè)電路板34上的中心軸線重合。B光電探測(cè)器件35的信號(hào)輸出端與信號(hào)檢測(cè)電路的信號(hào)輸入端 連接，用來對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算并給出分析結(jié)果，分析結(jié)果作為此加速度計(jì) 的輸出。B微光學(xué)反射鏡31用來改變B半導(dǎo)體激光器33出射的激光的方向，B微 光學(xué)反射鏡31與B光束準(zhǔn)直器32的前端有一定的距離rf ， ^ =0.5 10mm , B微 光學(xué)反射鏡31的表面法線與B光束準(zhǔn)直器32的中心軸線方向呈45。角，將B半 導(dǎo)體激光器33發(fā)出的水平方向的光折轉(zhuǎn)成豎直方向，這樣即可以調(diào)節(jié)由空間光路構(gòu) 成的激光器外腔的長(zhǎng)度，又可以減小整體微光機(jī)電加速度計(jì)的尺寸。在本發(fā)明中，A微光學(xué)反射鏡11、 B微光學(xué)反射鏡31釆用微光機(jī)電技術(shù)實(shí)現(xiàn) 加工，也可利用刻蝕技術(shù)直接加工(參見圖6A所示)，或利用表面加工工藝加工出 帶有鉸鏈的微型結(jié)構(gòu)(參見圖6B所示)，保證反射鏡的鏡面與腔體底面板304形成 45° ±5°角。在圖6A中，在E連接體31b的一傾斜面上采用刻蝕技術(shù)直接加工出A 鏡面31a。在圖6B中，B微光學(xué)反射鏡31包括有B鏡面310、 C連接體311、 D連 接體312、 A鉸鏈313、 B鉸鏈314， B鏡面310采用表面加工工藝加工在D連接體 312上，D連接體312通過A鉸鏈313、 B鉸鏈314與C連接體311連接，C連接 體311通過A卡扣315、 B卡扣316安裝在腔體底面板304上，D連接體312的底 端通過C卡扣317、 D卡扣318、 E卡扣319安裝在腔體底面板304上。采用A鉸 鏈313、 B鉸鏈314拉撐起D連接體312,其目的是保證D連接體312與腔體底面 板304形成一定的角度，即保證B鏡面310與腔體底面板304形成40。 50°角。在本發(fā)明中，A光束準(zhǔn)直器12、 B光束準(zhǔn)直器32可以是漸變折射率透鏡(如 圖5B所示)、C透鏡、球透鏡(如圖5A所示)或菲涅爾透鏡，可利用組裝或鍵合 技術(shù)集成在襯底(A連接體322、或者是B連接體325)上。菲涅爾透鏡是利用二 元光學(xué)原理制作而成的。在本發(fā)明中，A半導(dǎo)體激光器13、 B半導(dǎo)體激光器33可以是FP型、DFB型 或DBR型的半導(dǎo)體激光器。參見圖2所示，加速度敏感件2是在一基板201上通過微加工刻蝕技術(shù)在其中 心位置形成有敏感質(zhì)量塊202，在敏感質(zhì)量塊202的四周分別形成有A懸臂梁21、 B懸臂梁22、 C懸臂梁23、 D懸臂梁24、 E懸臂梁25、 F懸臂梁26、 G懸臂梁 27、 H懸臂梁28。 A懸臂梁21、 B懸臂梁22、 C懸臂梁23和D懸臂梁24結(jié)構(gòu)相同，臂長(zhǎng)有0.5 5mm,臂寬有0.1 lmm。 E懸臂梁25、 F懸臂梁26、 G懸 臂梁27和H懸臂梁28結(jié)構(gòu)相同，臂長(zhǎng)有0.5 5mm，臂寬有0.1 lmm。在本 發(fā)明中，加速度敏感件2結(jié)構(gòu)使用懸臂梁結(jié)構(gòu)形式，在豎直方向的加速度作用下，A 懸臂梁21、 B懸臂梁22、 C懸臂梁23、 D懸臂梁24、 E懸臂梁25、 F懸臂梁26、 G懸臂梁27和H懸臂梁28使得敏感質(zhì)量塊202可以沿加速度方向發(fā)生位移。敏 感質(zhì)量塊202在微光學(xué)反射鏡的豎直方向上，與腔體底面板平行，使入射激光與敏 感質(zhì)量塊表面基本垂直。在本發(fā)明中，加速度敏感件2的結(jié)構(gòu)可以有多種形式。其 基板201上的懸臂梁可以是一對(duì)、兩對(duì)或四對(duì)，懸臂梁可以直梁、帶有上下彎折(拱 形)的梁或其他形式(如波浪形)的梁。參見圖5A所示，在本發(fā)明中B準(zhǔn)直器32可以是由球透鏡321、 A連接體322 組成，球透鏡321安裝在A連接體322上端面的方形槽323中。A連接體322 — 方面用于支撐球透鏡321，另一方面用于與腔體底面板304固定安裝，從而確定球 透鏡321在腔體303中的具體位置。參見圖5B所示，在本發(fā)明中B準(zhǔn)直器32可以是由漸變折射率透鏡324、 B連 接體組成，漸變折射率透鏡324安裝在B連接體上端面的V形槽326中。B連接 體325 —方面用于支撐漸變折射率透鏡324，另一方面用于與腔體底面板304固定 安裝，從而確定漸變折射率透鏡324在腔體303中的具體位置。所述的加速度計(jì)采用基于激光反饋干涉技術(shù)的光學(xué)方式實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。圖7所示的 是加速度計(jì)工作時(shí)激光所走的路徑，在下檢測(cè)組件3中，由B半導(dǎo)體激光器33發(fā)出 的激光照射到B光束準(zhǔn)直器32上，B光束準(zhǔn)直器32將發(fā)散光準(zhǔn)直成平行光出射， 平行光照射到B微光學(xué)反射鏡31上時(shí)被反射，反射光垂直照射到敏感質(zhì)量塊202 的下表面上，被敏感質(zhì)量塊202下表面反射或散射后，部分光沿原光路返回，經(jīng)過 B微光學(xué)反射鏡31、 B光束準(zhǔn)直器32進(jìn)入B半導(dǎo)體激光器33，在B半導(dǎo)體激光 器33中發(fā)生反饋干涉效應(yīng)，并對(duì)B半導(dǎo)體激光器33的輸出光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制。B光電 探測(cè)器35檢測(cè)到B半導(dǎo)體激光器33后端出射的被調(diào)制的激光光強(qiáng)，并將光強(qiáng)信號(hào) 轉(zhuǎn)化成電信號(hào)輸出。B光電探測(cè)器35輸出的信號(hào)作為信號(hào)檢測(cè)電路的一路輸入信號(hào)。在上檢測(cè)組件1中，激光走的是類似的光路，只是在敏感質(zhì)量塊202的上表面 發(fā)生反射或散射,A光電探測(cè)器15輸出的信號(hào)作為信號(hào)檢測(cè)電路的另一路輸入信號(hào)。在本發(fā)明中由于采用差動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)光電探測(cè)器(分別安裝在上檢測(cè)組件1和 下檢測(cè)組件3中的)輸出給信號(hào)檢測(cè)電路的信號(hào)是差動(dòng)信號(hào)，外部的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng) 可同時(shí)接收兩路信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，判斷出敏感質(zhì)量塊202的運(yùn)動(dòng)情況, 進(jìn)而得到固連加速度計(jì)的外部物體的加速度情況，作為加速度計(jì)的輸出。本發(fā)明設(shè)計(jì)的加速度計(jì)的測(cè)量靈敏度可以分為兩部分，一部分是加速度敏感結(jié)構(gòu) 的靈敏度，即將外界加速度轉(zhuǎn)化為敏感質(zhì)量塊的位移的靈敏度；另一部分是光學(xué)檢測(cè) 的靈敏度，即光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)將敏感質(zhì)量塊位移轉(zhuǎn)化為激光器光強(qiáng)變化的靈敏度。加速 度敏感結(jié)構(gòu)的靈敏度采用了在同一基板上制作敏感質(zhì)量塊和懸臂梁的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 使其得到提高；光學(xué)檢測(cè)的靈敏度與干涉法檢測(cè)的靈敏度相當(dāng)，但此種方法結(jié)構(gòu)更加 簡(jiǎn)單、緊湊、降低對(duì)加工、調(diào)整及封裝的要求，利用微光機(jī)電加工工藝，可實(shí)現(xiàn)批量 化生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1、一種基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于所述加速度計(jì)由上檢測(cè)組件(1)、加速度敏感件(2)、下檢測(cè)組件(3)組成，加速度敏感件(2)放置于上檢測(cè)組件(1)與下檢測(cè)組件(3)中間；且上檢測(cè)組件(1)與下檢測(cè)組件(3)結(jié)構(gòu)相同；所述加速度敏感件(2)是在一基板(201)上通過微加工刻蝕技術(shù)在其中心位置形成有敏感質(zhì)量塊(202)，在敏感質(zhì)量塊(202)的四周分別形成有A懸臂梁(21)、B懸臂梁(22)、C懸臂梁(23)、D懸臂梁(24)、E懸臂梁(25)、F懸臂梁(26)、G懸臂梁(27)、H懸臂梁(28)；A懸臂梁(21)、B懸臂梁(22)、C懸臂梁(23)和D懸臂梁(24)結(jié)構(gòu)相同，臂長(zhǎng)有0.5～5mm，臂寬有0.1～1mm；E懸臂梁(25)、F懸臂梁(26)、G懸臂梁(27)和H懸臂梁(28)結(jié)構(gòu)相同，臂長(zhǎng)有0.5～5mm，臂寬有0.1～1mm；所述上檢測(cè)組件(1)包括有一A基體(101)、A微光學(xué)反射鏡(11)、A光束準(zhǔn)直器(12)、A半導(dǎo)體激光器(13)、A信號(hào)檢測(cè)電路板(14)、A探測(cè)器(15)，在A基體(101)的中心位置開設(shè)有A腔體(103)，在A腔體(103)的腔體底面板(104)上從左至右安裝有A微光學(xué)反射鏡(11)、A信號(hào)檢測(cè)電路板(14)，A信號(hào)檢測(cè)電路板(14)上除了電子元器件組成的信號(hào)檢測(cè)電路之外，還從左至右地安裝有A光束準(zhǔn)直器(12)、A半導(dǎo)體激光器(13)、A光電探測(cè)器(15)，且A準(zhǔn)直器(12)、A半導(dǎo)體激光器(13)和A光電探測(cè)器(15)安裝在A信號(hào)檢測(cè)電路板(14)上的中心軸線重合；所述下檢測(cè)組件(3)包括有一B基體(301)、B微光學(xué)反射鏡(31)、B光束準(zhǔn)直器(32)、B半導(dǎo)體激光器(33)、B信號(hào)檢測(cè)電路板(34)、B探測(cè)器(35)，在B基體(301)的中心位置開設(shè)有B腔體(303)，在B腔體(303)的腔體底面板(304)上從左至右安裝有B微光學(xué)反射鏡(31)、B信號(hào)檢測(cè)電路板(34)，B信號(hào)檢測(cè)電路板(34)上除了電子元器件組成的信號(hào)檢測(cè)電路之外，還從左至右地安裝有B光束準(zhǔn)直器(32)、B半導(dǎo)體激光器(33)、B光電探測(cè)器(35)，且B準(zhǔn)直器(32)、B半導(dǎo)體激光器(33)和B光電探測(cè)器(35)安裝在B信號(hào)檢測(cè)電路板(34)上的中心軸線重合；在B基體(301)的一側(cè)面設(shè)有B接口(302)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于A微光學(xué)反射鏡(11) 與A光束準(zhǔn)直器(12)的前端相距^/=0.5 10附附，A微光學(xué)反射鏡(11)的表面法線與A光束準(zhǔn)直器(12)的中心軸線方向呈45°角。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于B微光學(xué)反射鏡(31) 與B光束準(zhǔn)直器(32)的前端相距^=0.5 10附附，B微光學(xué)反射鏡(31)的 表面法線與B光束準(zhǔn)直器(32)的中心軸線方向呈45°角。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于B微光學(xué)反射鏡(31) 包括有B鏡面(310)、 C連接體(311)、 D連接體(312)、 A鉸鏈(313)、 B 鉸鏈(314)， B鏡面(310)采用表面加工工藝加工在D連接體(312)上，D 連接體(312)通過A鉸鏈(313)、 B鉸鏈(314)與C連接體(311)連接， C連接體(311)通過A卡扣(315)、 B卡扣(316)安裝在腔體底面板(304) 上，D連接體(312)的底端通過C卡扣(317)、 D卡扣(318)、 E卡扣(319) 安裝在腔體底面板(304)上。采用A鉸鏈(313)、 B鉸鏈(314)拉撐起D連 接體(312)，使B鏡面(310)與腔體底面板(304)形成30° 45°角。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于A光束準(zhǔn)直器(12)、 B光束準(zhǔn)直器(32)是漸變折射率透鏡、C透鏡、球透鏡或菲涅爾透鏡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于A光束準(zhǔn)直器(12)、 B光束準(zhǔn)直器(32)是采用組裝或鍵合技術(shù)集成在A連接體322、 B連接體325 上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于A半導(dǎo)體激光器(13)、 B半導(dǎo)體激光器(33)是FP型、DFB型或DBR型的半導(dǎo)體激光器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于加速度計(jì)的敏感件(2) 結(jié)構(gòu)使用懸臂梁結(jié)構(gòu)形式，在豎直方向的加速度作用下，A懸臂梁(21)、 B懸 臂梁(22)、 C懸臂梁(23)、 D懸臂梁(24)、 E懸臂梁(25)、 F懸臂梁(26)、 G懸臂梁(27)和H懸臂梁(28)使得敏感質(zhì)量塊(202)沿加速度方向發(fā)生 位移。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微光機(jī)電加速度計(jì)，其特征在于加速度計(jì)的敏感件(2) 的基板(201)上的懸臂梁是一對(duì)、兩對(duì)或四對(duì)，懸臂梁是直梁、帶有上下彎折 的梁或波浪形的梁。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于激光反饋干涉的微光機(jī)電加速度計(jì)，所述加速度計(jì)由上檢測(cè)組件(1)、加速度敏感件(2)、下檢測(cè)組件(3)組成，加速度敏感件(2)放置于上檢測(cè)組件(1)與下檢測(cè)組件(3)中間；且上檢測(cè)組件(1)與下檢測(cè)組件(3)結(jié)構(gòu)相同。該加速度計(jì)由于采用激光反饋干涉技術(shù)，故加速度計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為進(jìn)一步減少加速度計(jì)的尺寸和重量，對(duì)加速度計(jì)所需部件的空間分布做了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在本發(fā)明中利用微加工技術(shù)加工加速度敏感件、微光學(xué)反射鏡等結(jié)構(gòu)，同時(shí)將光源、光電探測(cè)器、光束準(zhǔn)直器等器件集成在一起，利用鍵合工藝實(shí)現(xiàn)多層組裝和封裝，從而滿足加速度計(jì)在精度、可靠性、小型化、使用壽命等方面的要求。
文檔編號(hào)G01P15/093GK101256198SQ20081010273
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者馮麗爽, 劉惠蘭, 張春熹, 潘在友, 勇 王, 邢濟(jì)武, 馬迎建 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)