Abstract
An optical intensity-type pressure sensor has been fabricated by coupling multimode optical fiber with 100 nm-Au/30 nm-NiCr/150 nm-$Si_3N_4/300 nm-SiO_2/150 nm-Si_3N_4$ optical reflection layer supported by micromachined frame-shape silicon substrate, and its characteristics was investigated. For the application of $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$ diaphragm to the optical reflection layer of the sensor, NiCr and Au films were deposited on the backside of the diaphragm by thermal evaporation , respectively, and thus optical low caused by transmission in the reflection layer could be decreased to a few percents. Dielectric diaphragms with uniform thickness were able to be also reproduced because top- and bottom-$Si_3N_4$ layer of the diaphragm could automatically stop silicon anisotropic etching. The respective pressure ranges in which the sensor showed linear optical output power-pressure characteristics were 0~126.64 kPa, 0~79. 98 kPa, and 0~46.66 kPa, and the respective pressure sensitivities of the sensor were about 20.69 nW/kPa, 26.70 nW/kPa, and 39.33 nW/kPa, for the diaphragm sizes of 3$\times$3 $\textrm{mm}^2$, 4$\times$4 $\textrm{mm}^2$, and 5$\times$5 $\textrm{mm}^2$, indicating that the sensitivity increases as diaphragm size increases.
실리콘 미세가공기술로 형성된 프레임 모양의 실리콘 기판에 의해 지지되는 -$Si_3N_4/300 nm-SiO_2/150 nm-Si_3N_4$ 광반사막을 제조하였으며, 이것을 광섬유와 결합하여 강도형 다모드 광섬유 압력센서를 제작하고 그 특성을 조사하였다. $Si_3N_4/SiO_2/Si_3N_4$다아아 프램을 광반사막으로 사용하기 위하여 이 다이아프램의 뒷면에 NiCr 및 Au 박막을 각각 진 공증착하여 광반사막에서의 광투과에 의한 광손실을 수%로 감소시킬 수 있었다. 유전체 다 이아프램의 상하에 각각 있는 $Si_3N_4$막은 KOH 수용액에 의한 실리콘 이방성 식각시 자동식 각 정지층 역할을 하여 다이아프램 두께의 재현성이 우수하였다. 다이아프램의 크기가 3$\times$ 3$\textrm{mm}^2$, 4$\times$4$\textrm{mm}^2$ 및 5$\times$5$\textrm{mm}^2$인 센서는 각각 0~126.64kPa, 0~79.98kPa 및 0~46.66kPa의 압력범위에서 선형적인 광출력-압력 특성을 나타내었으며, 이들 센서의 압력감도는 각각 약 20.69nW/kPa, 26.70nW/kPa 및 39.33nW/kPa로서, 다이아프램의 크기가 증가할수록 압력감 도도 증가하였다.
