一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器及定制方法

摘要

本发明涉及一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器及定制方法，传感器包括金属外壳、压力块和马赫‑曾德尔结构的光学芯片，马赫‑曾德尔结构包括输入分路器、长度不等的两个干涉臂、输出合束器。当要求定制测量范围时，可根据不同的压力范围计算出器件所需的灵敏度，进一步确定压力块的形状。压力块的定制可通过3D金属打印或传统机加工完成，只需要1‑2天的周期即可完成快速定制。定制成本也远远低于传统的重新设计制作掩膜版的方式。本发明提出的方案可以实现高达0‑500MPa的测量范围，如爆炸压力测量；也可实现范围很小但灵敏度极高的压强测量，如真空度测量。

权利要求

1.基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，所述传感器包括承压壳、压力块和基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片；

所述承压壳包括上承压壳和下承压壳，所述上承压壳中开设有上凹槽，所述下承压壳中开设有下凹槽，所述下凹槽的一侧边开设有压力块固定槽，所述光学芯片固定在下凹槽中，所述光学芯片上设置有压力块，压力块嵌入在压力块固定槽中，并贯穿上承压壳；

压力块的上底面用于与待测压力相接触；压力块的下底面用于与光学芯片相接触，从而将待测外界压力作用于光学芯片的长干涉臂或短干涉臂；通过改变压力块的形状来改变光学芯片的受压长度lw，从而改变压力传感器的灵敏度S，达到转换压力传感器的量程的目的；

所述压力块为金属压力块，金属压力块通过3D金属打印制作完成或通过传统的金属加工方式制作完成；

基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片包括输入波导、输入分路器、长干涉臂、短干涉臂、输出合束器以及输出波导，输入波导与输入分路器的一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的一端分别与输入分路器的另一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的另一端分别与输出合束器的一端相连接，输出合束器的另一端与输出合束器相连接；

该方法包括：

(1)根据所需定制压力传感器的最大量程A1，计算出所需定制压力传感器的灵敏度设计值(2)基于光学芯片在不同受压长度下的灵敏度测试值S测试以及步骤(1)中的灵敏度设计值S设计，确定受压长度lw；

(3)确定压力块的形状；具体过程为：

Amax为光学芯片的波导材料的压力最大承受压力值，

当A1等于Amax时，压力块的形状为圆柱形，圆柱的直径为D圆柱，D圆柱等于受压长度lw；

当A1大于或小于Amax时，压力块包括相互连接的上圆柱和下圆台，上圆柱的直径与下圆台的上底面的直径相同，上圆柱的直径D圆柱与下圆台的下底面的直径D下底的比例为：并且D下底等于受压长度lw；

(4)定制压力块，完成压力传感器的定制。

2.根据权利要求1所述的基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，步骤(1)中，当所需定制压力传感器的量程不相同时，使用相同的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片。

3.根据权利要求1所述的基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，其特征在于，步骤(1)中，FSR的计算公式为：FSR＝λ0/m，λ0是基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片的设计中心波长，m是干涉级数。

说明书

一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器及定制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器及定制方法，属于压力测量技术领域。

背景技术

[0002] 压力传感器主要应用于汽车工业、自动控制、航天航海、医疗卫生和军事等方面有着广阔的应用。基于光学原理的传感器理论上具有更高的精度，并且具有绝缘、抗电磁干扰、高集成度等特点，在生物分子检测、环境污染治理及化学过程控制等领域具有广泛应用。集成光学传感器是光学传感器中重要的一类，它利用半导体加工技术制作各种光学微结构来实现光学测量，具有低成本的特点，与分立元件的光学传感器相比，集成光学器件的产品质量基本不依赖于操作人员的技术水平，其品质控制非常出色，适合大规模制作。

[0003] 尽管集成光学器件有上述优点，但是其产品开发周期需要经历掩膜版制作、波导层生长、光刻、波导层刻蚀、包层生长、切割、研磨、抛光、光纤封装等多道工序，在生产线全力配合的情况下，全套工序也至少需要一个月的时间，对于大部分的加工厂商来说，各个工序在时间上不可能衔接得很紧密，全套工序一般需要两个月的时间。因此，需要定制的产品，加上光路设计等环节，至少需要三至四个月的时间。

[0004] 半导体的生产线是以数千万元计的，并且需要超净间维护，维护成本也很高，所以都需要专业厂商来完成，传感器的产品需求方不可能考虑去配备半导体生产线，集成光学芯片只能采取委托专业半导体厂商加工的方式完成。

[0005] 但在压力传感器的应用中，有各种量程的需求，如不同深度的潜水器，就需要不同压力上限的传感器来测量所处深度。在量程较小的场景下，大量程的传感器是可以应用的，但是，要付出分辨率的代价；比如，一个0‑100MPa的压力传感器，其分辨率为满量程的千分之一，也就是0.1％FS(FS为满量程，full scale)，但将其使用在压力测量范围0‑10MPa的场景下，其分辨率就只有满量程的百分之一(1％FS)了。因此，为保证分辨率，对于不同量程的压力传感器，定制是必须的。根据不同的场景，改变光学传感器的参数，在材料承压范围内，是可以实现各种量程的集成光学压力传感器的。但是，如前所述，集成光学传感器的定制周期为三到四个月，是相当慢的。此外，在传感器的需要数量较小(小于10个)的情况下，其制作成本也大幅度上升。因为掩膜版的成本为2万，这个成本需要平摊到每一个器件。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器，该压力传感器包括承压壳、压力块和基于马赫‑曾德尔结构的光学压力传感器。

[0007] 同时，本发明还提供了一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，该定制方法具有定制时间短(一至两天)，所有类型的定制压力传感器能够不损失满量程分辨率，压力传感器的测量范围可大大高于光学芯片的材料承压上限等优点。

[0008] 术语解释：

[0009] FSR：Free Spectral Range的缩写，自由光谱范围。

[0010] 本发明的技术方案为：

[0011] 一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器，所述传感器包括承压壳、压力块和基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片；

[0012] 所述承压壳包括上承压壳和下承压壳，所述上承压壳中开设有上凹槽，所述下承压壳中开设有下凹槽，所述下凹槽的一侧边开设有压力块固定槽，

[0013] 所述光学芯片固定在下凹槽中，所述光学芯片上设置有压力块，压力块嵌入在压力块固定槽中，并贯穿上承压壳；

[0014] 压力块的上底面用于与待测压力相接触；压力块的下底面用于与光学芯片相接触，从而将待测外界压力作用于光学芯片的长干涉臂或短干涉臂；通过改变压力块的形状来改变光学芯片的受压长度lw，从而改变压力传感器的灵敏度S，达到转换压力传感器的量程的目的。

[0015] 本发明提供的定制的压力传感器为量程的定制，首先，利用集成光学器件的大量制作优势，设计加工出一批数量巨大的、量程固定的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片，在针对不同量程的需求时，通过改变压力块的形状来达到转换量程的目的。

[0016] 基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片的透射谱的峰值波长由式(I)给出：

[0017]

[0018] 式(I)中，ne为波导的有效折射率，m为干涉级数，l1为短干涉臂的长度，l2为长干涉臂的长度，lw为长干涉臂或短干涉臂的受压长度，λ表示光学芯片透射谱的峰值波长；m为干涉级数，m＝int(ne·ΔL/λ0)，int(·)表示向下舍入取整实数，λ0为未施加压力时，光学芯片的透射谱的峰值波长，一般为器件设计过程中决定的中心波长；ΔL＝l2‑l1，ΔL为长干涉臂和短干涉臂的长度差；式(I)可以简化为：

[0019] l2·ne‑[(l1‑lw)ne+lwne]＝m·λ  (II)

[0020] 在外界压力影响下，受压波导的有效折射率改变量为Δn，而透射谱的峰值波长改变量为Δλ，则：

[0021] l2·ne‑[(l1‑lw)ne+lw(ne+Δn)]＝m·(λ+Δλ)  (III)

[0022] (III)和(II)式相减可得：

[0023]

[0024] 式(IV)中，S为传感器的灵敏度；从(IV)式可以看出，传感器的灵敏度S与受压长度lw成正比。在光源谱宽足够宽的情况下，传感器的量程是由透射谱的自由光谱范围(FSR)决定的。对于已经制作好的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片，其在光谱谱宽覆盖范围内，其FSR是固定的。因此，通过改变受压长度lw改变传感器的灵敏度S，从而来改变传感器的量程。当需要总量程大的传感器，将传感器的灵敏度调低；当需要总量程小的传感器，将传感器的灵敏度调高。这样的结果是在不同量程要求下，各种定制器件的光谱总能够均匀地在整个FSR内移动，最终实现相同的满量程若干百分比的分辨率。

[0025] 各种量程的传感器唯一不同的是压力块，其成本不到五十元人民币甚至更低。以流片一次1000个器件2万元估算，即使只出厂一个器件，这种快速定制方案的总成本也还不到一百元，仅需要1‑2天就可完成。即使没有3D金属打印设备或者机加工设备，只是从网上定制，也只需要4‑7天。而专门定制光学芯片的成本，仅光刻版就需要2万元，只需要一个器件的话，流片一次的1000个器件中有999个是浪费掉的，单个器件的总成本达到4万元，周期也需要3‑4个月。

[0026] 根据本发明优选的，所述压力块为金属压力块，金属压力块通过3D金属打印制作完成，金属压力块的材质选用目前打印技术较成熟的不锈钢或铝合金，这两种材料的承压上限较高。或通过传统的金属加工方式制作完成。传统的金属加工方式包括车切削等工艺。如果采用金属3D打印设备，普通设备只要50‑100万人民币，传感器需要量大的需求方完全可以自己配备，打印和定型只需要一至两天；需求量较少的企业可以通过定制加工来完成，
3D打印金属，每克只需要几元人民币，一个压力块只有十克至二十克。采用传统机加工方式的成本更低，开发周期也很短，配备专用机床和工人的情况下，每天的产量可达上百件。

[0027] 根据本发明优选的，基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片包括输入波导、输入分路器、长干涉臂、短干涉臂、输出合束器以及输出波导，输入波导与输入分路器的一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的一端分别与输入分路器的另一端相连接，长干涉臂和短干涉臂的另一端分别与输出合束器的一端相连接，输出合束器的另一端与输出合束器相连接。

[0028] 基于集成光学的可快速定制的压力传感器的定制方法，该方法包括：

[0029] (1)根据所需定制压力传感器的最大量程A1，计算出所需定制压力传感器的灵敏度设计值

[0030] (2)基于光学芯片在不同受压长度下的灵敏度测试值S测试，确定受压长度lw；

[0031] (3)确定压力块的形状；

[0032] (4)定制压力块，完成压力传感器的定制。

[0033] 根据本发明优选的，步骤(3)中，确定压力块的形状的具体过程为：

[0034] Amax为光学芯片的波导材料的压力最大承受压力值，

[0035] 当A1等于Amax时，压力块的形状为圆柱形，圆柱的直径为D圆柱，D圆柱等于受压长度lw；

[0036] 当A1大于或小于Amax时，压力块包括相互连接的上圆柱和下圆台，上圆柱的直径与下圆台的上底面的直径相同，上圆柱的的直径D圆柱与下圆台的下底面的直径D下底的比例为：

[0037]

[0038] 并且D下底等于受压长度lw。

[0039] 根据本发明优选的，步骤(1)中，当所需定制压力传感器的量程不相同时，使用相同的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片。

[0040] 本发明提供的快速定制方案中，光学芯片的参数是固定的。因此，各种不同测量要求的压力传感器可以共用相同的光学芯片，几万片芯片平摊掩膜版的费用，每片只需要承担几元的成本甚至更低。

[0041] 根据本发明优选的，步骤(1)中，FSR的计算公式为：FSR＝λ0/m，λ0是基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片的设计中心波长，m是干涉级数。

[0042] 本发明的有益效果为：

[0043] 1.本发明提供的压力传感器，可以改变单一参数的光学传感器的灵敏度和量程，达到快速定制量程的效果，定制速度取决于金属3D打印或者机加工的速度，一般为1‑2天。传统的定制传感器的方法则通过改变光学传感器臂差等参数来完成，需要重新制作掩膜版和进行半导体流片，周期为2个月以上。

[0044] 2.本发明提供的压力传感器的定制方法，在定制数量较小的情况下并不增加成本，单个器件的定制成本只需要额外增加不到一百元。传统的定制光学芯片的方法，仅光刻版就需要2万元，在定制数量低于10的时候其定制成本是巨大的。

[0045] 3.本发明提供的压力传感器，通过压力块不同形状，等比例降低外界压力，可以突破光学传感器本身的承压上限，实现超大量程的测量(大于500MPa)。

[0046] 4.本发明提供的压力传感器，通过压力块不同形状，等比例增加外界压力，可以实现超高灵敏度压力测量(此时测量范围要相应缩小)。

附图说明

[0047] 图1为本发明提出的一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器结构的装配示意图；

[0048] 图2为基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片的结构示意图；

[0049] 图3为本发明提出的一种基于集成光学的可快速定制的压力传感器的剖面示意图；

[0050] 图4为实施例4中用于量程转换的一种压力块的结构示意图；

[0051] 图5为实施例4中用于量程转换的另一种压力块的结构示意图；

[0052] 图6为不同受压长度下，光学芯片的透射谱的峰值波长随着施加压力的变化示意图；

[0053] 图7为不同受压长度与灵敏度测试值之间的关系示意图。

[0054] 1、光学芯片，2、压力块，3、上承压壳，4、下承压壳，5、压力块固定槽，6、输入波导，7、输入分路器，8、长干涉臂，9、短干涉臂，10、输出合束器，11、输出波导,12、压力块透过孔，
13、上凹槽,14、下凹槽。

具体实施方式

[0055] 下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

[0056] 实施例1

[0057] 一种基于压力块和马赫‑曾德尔结构的0‑80MPa量程的压力传感器，传感器包括承压壳、压力块2和基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1；

[0058] 承压壳包括上承压壳3和下承压壳4，上承压壳3中开设有上凹槽13，下承压壳4中开设有下凹槽14，下凹槽14的一侧边开设有压力块固定槽5，

[0059] 光学芯片1固定在下凹槽14中，光学芯片1上设置有压力块2，压力块2嵌入在压力块固定槽5中，并经过压力块透过孔12贯穿上承压壳3；

[0060] 压力块2的上底面用于与待测压力相接触；压力块2的下底面用于与光学芯片1相接触，从而将待测外界压力作用于光学芯片1的长干涉臂8或短干涉臂9；通过改变压力块2的形状来改变光学芯片1的受压长度lw，从而改变压力传感器的灵敏度S，达到转换压力传感器的量程的目的。

[0061] 上承压壳3、下承压壳4、压力块2和基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1的装配过程如图1所示。上承压壳3和下承压壳4之间需要密封。此外，上承压壳3与压力块2之间设置自由移动的孔隙，且孔隙中设置有密封圈。空隙需要尽可能小，并使用密封油脂等材料实现密封。压力传感器的剖面示意图如图3所示。

[0062] 本发明提供的定制的压力传感器为量程的定制，首先，利用集成光学器件的大量制作优势，设计加工出一批数量巨大的、量程固定的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1，在针对不同量程的需求时，通过改变压力块2的形状来达到转换量程的目的。

[0063] 基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1结构示意图如图2所示，基于马赫‑曾德尔结构的光学传感器的透射谱的峰值波长由式(I)给出：

[0064]

[0065] 式(I)中，ne为波导的有效折射率，m为干涉级数，l1为短干涉臂9的长度，l2为长干涉臂8的长度，lw为长干涉臂8或短干涉臂9的受压长度，λ表示光学芯片1透射谱的峰值波长；m为干涉级数，m＝int(ne·ΔL/λ0)，int(·)表示向下舍入取整实数，λ0为未施加压力时，光学芯片1的透射谱的峰值波长，一般为器件设计过程中决定的中心波长；ΔL＝l2‑l1，ΔL为长干涉臂8和短干涉臂9的长度差；式(I)可以简化为：

[0066] l2·ne‑[(l1‑lw)ne+lwne]＝m·λ  (II)

[0067] 在外界压力影响下，受压波导的有效折射率改变量为Δn，而透射谱的峰值波长改变量为Δλ，则：

[0068] l2·ne‑[(l1‑lw)ne+lw(ne+Δn)]＝m·(λ+Δλ)  (III)

[0069] (III)和(II)式相减可得：

[0070]

[0071] 式(IV)中，S为传感器的灵敏度；从(IV)式可以看出，传感器的灵敏度S与受压长度lw成正比。在光源谱宽足够宽的情况下，传感器的量程是由透射谱的自由光谱范围(FSR)决定的。对于已经制作好的基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1，其在光谱谱宽覆盖范围内，其FSR是固定的。因此，通过改变受压长度lw改变传感器的灵敏度S，从而来改变传感器的量程。当需要总量程大的传感器，将传感器的灵敏度调低；当需要总量程小的传感器，将传感器的灵敏度调高。这样的结果是在不同量程要求下，各种定制器件的光谱总能够均匀地在整个FSR内移动，最终实现相同的满量程若干百分比的分辨率。

[0072] 各种量程的传感器唯一不同的是压力块2，其成本不到五十元人民币甚至更低。以流片一次1000个器件2万元估算，即使只出厂一个器件，这种快速定制方案的总成本也还不到一百元，仅需要1‑2天就可完成。即使没有3D金属打印设备或者机加工设备，只是从网上定制，也只需要4‑7天。而专门定制光学芯片1的成本，仅光刻版就需要2万元，只需要一个器件的话，流片一次的1000个器件中有999个是浪费掉的，单个器件的总成本达到4万元，周期也需要3‑4个月。

[0073] 压力块2为金属压力块，金属压力块通过3D金属打印制作完成，金属压力块的材质选用目前打印技术较成熟的不锈钢或铝合金，这两种材料的承压上限较高。如果采用金属3D打印设备，普通设备只要50‑100万人民币，传感器需要量大的需求方完全可以自己配备，打印和定型只需要一至两天；需求量较少的企业可以通过定制加工来完成，3D打印金属，每克只需要几元人民币，一个压力块2只有十克至二十克。

[0074] 基于马赫‑曾德尔结构的光学芯片1包括输入波导6、输入分路器7、长干涉臂8、短干涉臂9、输出合束器10以及输出波导11，输入波导6与输入分路器7的一端相连接，长干涉臂8和短干涉臂9的一端分别与输入分路器7的另一端相连接，长干涉臂8和短干涉臂9的另一端分别与输出合束器10的一端相连接，输出合束器10的另一端与输出合束器10相连接。

[0075] 实施例2

[0076] 一种基于压力块和马赫‑曾德尔结构的0‑120MPa量程的压力传感器的定制方法，测量系统与实施例1相同，光学芯片1的参数和特性也相同。

[0077] 本实施例中，压力块2通过传统的金属加工方式制作完成。传统的金属加工方式包括车切削等工艺。采用传统机加工方式的成本更低，开发周期也很短，配备专用机床和工人的情况下，每天的产量可达上百件。

[0078] 实施例3

[0079] 实施例1提供的一种基于压力块和马赫‑曾德尔结构的0‑80MPa量程的压力传感器的定制方法，该方法包括：

[0080] 根据所需定制压力传感器的最大量程A1，计算出所需定制压力传感器的灵敏度设计值

[0081] 采用的测量系统包括宽谱光源、光学芯片1和光谱仪。宽谱光源的光谱范围为2
1530‑1570nm。光学芯片1的波导材料为二氧化硅，波导横截面为4μm的正方形，芯层/包层折射率分别为1.47459和1.4448。光学芯片1的结构如图2所示，其短干涉臂9的长度为20mm，长干涉臂8的长度为20mm+82.68μm，在1550nm时波导有效折射率为1.4622，此时干涉级数m为78，光学芯片1的FSR为19.9nm。若压力需求范围为0至80MPa，则所需定制压力传感器的灵敏度设计值S设计＝19.9nm/80MPa＝0.249nm/MPa。

[0082] 对于已经制作好的光学芯片1，使用不同形状的压力块2施压，不同形状的压力块2决定了不同的受压长度，对应着不同的器件灵敏度，图6为不同受压长度下，光学芯片1的透射谱的峰值波长随着施加压力的变化示意图；如图6所示,图中不同的直线代表了不同压力块2作用下的压强和测量得到的光谱峰值波长之间的关系，其斜率就是在这个受压长度下的灵敏度测试值S测试。

[0083] 图7给出的是光学芯片1在不同受压长度下的灵敏度测试值S测试，从图7中可以看出，每受压1mm，光学芯片1的灵敏度就增加0.164nm/MPa。如果需要定制灵敏度为0.249nm/MPa的器件，受压长度应该为0.249÷0.164＝1.5mm。

[0084] 由于二氧化硅材料可以承受80MPa的压力，则压力块2的形状为圆柱形即可，将水压以1比1的比例传递至光学芯片1，其底面覆盖l2的长度等于1.5mm即可。在这个实施例中，由于需要覆盖的长度较小，圆柱形的直径为1.5mm即可。

[0085] 此时光学芯片1的FSR为19.9nm，若使用分辨率为1pm的波长解调仪，则此传感器的压强分辨率按照满量程百分比计算应为：1pm/19.9nm＝0.005％FS，由此可知传感器的最小分辨占整个量程的0.005％，这个数值越小，传感器的分辨率越高。

[0086] 此外，压力传感器的分辨率还有另一种表示方式，比如最小分辨率0.1MPa。同样是0.1MPa的最小分辨率，在测量上限是1MPa的场景下，最小分辨率占量程的10％，也就是说只能分辨满量程的10％。而在测量上限是100MPa的场景下，最小分辨率就占量程的0.1％，也就是说能够分辨满量程的0.1％。因此，最小分辨率占满量程的百分比(％FS)这个指标更加能衡量不同量程下压力传感器的性能，也是众多商业产品必须要标明的指标。此数值越小，传感器的测量越精细。本发明主要是在任意定制情况下，使压力传感器的最小分辨率占整个量程的百分比能够保持不变，而不是在小量程下劣化。

[0087] 实施例4

[0088] 实施例2提供的一种基于压力块和马赫‑曾德尔结构的0‑120MPa量程的压力传感器的定制方法，具体如下：

[0089] 此时需求为最高120MPa全海深测量，即A1＝120MPa；由于二氧化硅材料最高承压上限为80MPa，压力块2需要以0.67:1的比例将水压转换至光学芯片1。

[0090] 光学芯片1的承压仍然为0‑80MPa，即Amax＝80MPa；

[0091] 压力块2的结构如图5所示，压力块2包括相互连接的上圆柱和下圆台，上圆柱的直径与下圆台的上底面的直径相同，压力块2的下圆台下底面的直径D下底为1.5mm，压力块2的1/2
上圆柱的直径D圆柱为1.5×(0.67) ＝1.23mm。相应的，上半部外壳的孔直径也应该为
1.23mm多一点，保证压力块2可以自由移动，压力块2与孔之间的空隙又尽可能地小。

[0092] 此时，对于外界环境0‑120MPa的水压，由于面积比为0.67:1，传递到光学芯片1上的实际压强为0‑80MPa，在二氧化硅芯片的正常承压范围内。仍然使用分辨率为1pm的波长解调仪的话，其满量程分辨率仍然保持0.005％FS不变。

[0093] 目前针对量程为0‑80MPa的光学芯片1，对于测量需求只有0‑1MPa的场景，由于未超出其量程，0‑80MPa这个传感器是可以直接使用的，但是其压力的最小分辨率为0.004MPa，只占满量程的0.004/1＝0.4％，属于参数严重劣化。对于测量需求是0‑120MPa的场景，由于超出其量程，0‑80MPa这个传感器是不可以使用的。而本申请提供的定制方法，通过改变压力块2的形状，能够在不改变光学芯片1的前提下，实现对不同量程的压力传感器的定制。

[0094] 另外，当所需定制压力传感器的最大量程A1小于光学芯片1的波导材料的压力最大承受压力值Amax时，例如，在需要定制的量程要求是0‑10MPa的场景下，则应采用如图4所示的压力块2的形状，其中压力块2上圆柱的面积应该为下圆台的下底面面积的8倍，这样可以将10MPa转换为80MPa，对于光学芯片1来说，其实际承压范围是0‑80MPa，使器件的最小分辨率占总量程的百分比维持不变。

[0095] 对比例1

[0096] 一种传统的压力传感器定制方法，需要根据定制的量程要求，重新设计光学芯片1，可以保证传感器的最小分辨了占满量程的比例维持在0.005％。但是，需要先委托专业公司制作掩膜版，再送去二氧化硅流片厂商进行半导体流片，包括波导层生长、光刻、波导层刻蚀、上包层生长、晶圆切割、研磨、芯片端面抛光、光纤耦合等众多步骤，在全部人员设备到齐的条件下也需要一个月的时间。实际中由于人员和设备需要排队和统筹安排等因素，往往需要3‑4个月的时间。这是时间成本。

[0097] 其次，在经济成本方面，如果定制的需求数量是一个，那么需要支付掩膜版2万，流片费2万，总计4万的生产费用。

[0098] 而使用本发明提出的方法，即使定制的数量是一个，也只需要额外支付金属压力块2的制作费用，约合人民币几十元。光学芯片1是预先大批量制作的，其成本约在一百元一片。外加外壳的成本，定制一个传感器的总成本约在二百元左右。

[0099] 由此可知，本申请提供的定制方法能够定制过程方便，同时能够大大降低时间成本和费用成本。