МЕМБРАННЫЙ МОДУЛЬ МИНИАТЮРНОГО АКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ

Полезная модель относится к опто-электронным приборам и может быть использована в конструкции преобразователей акустического давления, например, в оптических микрофонах.
Известны изобретение по патенту России №2473181 (МПК H04R 23/00, опубл. 20.01.2013), полезная модель по патенту России №114256 (МПК H04R 23/00, опубл. 10.03.2012), где мембранный модуль акустического преобразователя является только элементом изобретения и полезной модели, содержащий корпус и мембрану.
Получению требуемого технического результата препятствуют конструктивные особенности и высокие механические напряжения, образующиеся в мембране при ее монтаже и эксплуатации.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в создании мембранного модуля в целях эксплуатации в расширенном температурном диапазоне.
Технический результат, получаемый при реализации заявляемой полезной модели, выражается в расширении температурного диапазона работы при высокой чувствительности элемента мембранного типа с обеспечением низкого уровня механических напряжений.
2
2
3
Для достижения вышеуказанного технического результата в модуле акустического преобразователя, содержащем корпус и мембрану, закрепленную по его периметру, корпус выполнен в виде полого тела вращения с внутренним крепежным элементом по периметру, на котором закреплена сформированная на кремниевом кристалле мембрана, снабженная отражающим элементом, модуль дополнительно снабжен центратором цилиндрической формы, размещенным соосно корпусу верхней своей частью в полости корпуса под отражающим элементом мембраны, причем корпус и центратор выполнены из циркониевой керамики (ZrO+AlO), а центратор выполнен с возможностью размещения в нем оптического волокна.
В частном случае выполнения полезной модели мембрана закреплена на внутреннем крепежном элементе корпуса клеевым соединением.
В частном случае выполнения полезной модели центратор соединен с корпусом клеевым соединением.
В частном случае выполнения полезной модели в центраторе в боковой стенке выполнен продольный пропил и совмещенное с ним отверстие.
Причинно-следственная связь отличительных признаков с указанным техническим результатом заключается в использовании для корпуса и центратора материала, имеющего значение коэффициента линейного расширения близкое к значению коэффициента линейного расширения кристалла кремния, на котором сформирована мембрана. В совокупности с конструктивным выполнением элементов и их взаимосвязью обеспечивается фиксированное положение оптического волокна относительно центра отражающего элемента, расположенного на мембране, при расширенном диапазоне температур.
Схема устройства представлена на фигуре.
Мембранный модуль акустического преобразователя, содержит корпус 1 и мембрану 2. Корпус 1 выполнен в виде полого тела вращения с внутренним крепежным элементом 3 по периметру, на котором закреплена сформированная на кремниевом кристалле 4 мембрана 2, снабженная отражающим элементом 5. Модуль дополнительно снабжен центратором 6 цилиндрической формы, размещенным соосно корпусу 1 верхней своей частью в полости корпуса 1 под отражающим элементом 5 мембраны 2. Корпус 1 и центратор 6 выполнены из циркониевой керамики. Центратор 6 выполнен с возможностью размещения в нем оптического волокна.
Мембрана 2 закреплена на внутреннем крепежном выступе корпуса 1 клеевым соединением. Центратор 6 соединен с корпусом 1 клеевым соединением.
В центраторе 6 в боковой стенке выполнен продольный пропил 7 и совмещенное с ним отверстие 8.
3
4
2
3
4
2
Изготовление чувствительный элемента мембранного типа изготавливается в 3 этапа. На первом этапе с лицевой стороны кремниевой платины с базовой ориентацией (100) формируется профиль заглублений и концентрических гофр. На втором этапе формируется комбинация диэлектрических слоев (SiN и SiO) и планарная светоотражающая площадка в центральной области из NiCr и Ni. На третьем заключительном этапе происходит травление кремния в области подмембранного объема с высокой селективностью к диэлектрическим пленкам (SiN и SiO).
Мембранный модуль работает следующим образом. В центратор 6 помещают ферулу с оптическим волокном, таким образом, что отверстие 8 соединяет подмембранный объем с внешней средой и обеспечивает минимальное значение демпфирования мембраны 2. Между торцом оптического волокна и отражающим элементом 5 формируется резонатор Фабри-Перо. В результате полученного сдвига фаз между падающим оптическим излучением и отраженным оптическим излучением, формируется интерференционная картина, определяющаяся как изменение интенсивности оптического излучения.