1.一种基于集成光波导的片上加速度计,包括机械组件(1)和两根透镜光纤(20),其特征在于:所述机械组件(1)包括固定底座(11)和固定在该固定底座(11)上的加速度传感芯片(12);其中,所述固定底座(11)设有四个用于固定机械组件(1)的固定螺孔(111)和一个用于固定透镜光纤(20)的光纤槽(112),且固定底座(11) 的中间位置向下镂空,镂空大小使得所述加速度传感芯片(12)的弹簧-质量块振子结构悬空,并能够在外界加速度作用下沿着敏感轴方向自由活动;所述的固定螺孔(111)用于固定安装所述的机械组件(1);所述加速度传感芯片(12)包括一个整体呈回字型的外部框架(121)、一个质量块(123)、两组弹簧悬臂梁(122)、两个侧方位模斑转换器(124)、两组相同长度的传输波导(125)和两个下方位模斑转换器(126);所述质量块(123)周缘对称分布有两个凸型结构(1231),该凸型结构(1231)的顶面作为反射面,将所述侧方位模斑转换器(124)出射的激光反射并重新耦合到侧方位模斑转换器(124)中,所述侧方位模斑转换器(124)和质量块(123)的凸型结构(1231)的顶面之间构成两个空气腔,该空气腔的腔长在发生相对位移的质量块(123)的带动下产生变化,进而导致光程变化;所述传输波导(125)采用相同长度的对称结构以形成迈克尔逊平衡干涉仪结构,保证两臂所受到的噪声具有相同的特性和来源,呈现出高度的一致性和同步性;所述弹簧悬臂梁(122)连接所述外部框架(121)和质量块(123)共同构成弹簧-质量块振子结构;所述两根透镜光纤(20)排紧贴固定在所述光纤槽(112)内。
2.根据权利要求1所述的基于集成光波导的片上加速度计,其特征在于,在加工过程中对加速度传感芯片(12)溅射一层金属膜,用于增加凸起顶面的反射率。
3.根据权利要求1所述的基于集成光波导的片上加速度计,其特征在于,所述透镜光纤(20)包括第一透镜光纤(201)和第二透镜光纤(202)。
4.根据权利要求3所述的基于集成光波导的片上加速度计,其特征在于,所述迈克尔逊平衡干涉仪结构作为传感光路(2)包括3×3耦合器(22)、第一透镜光纤(201)、第二透镜光纤(202)、第一凸起顶面(12311)、第二凸起顶面(12312)、第一光电探测器(231)和第二光电探测器(232);光源(21)发出的光注入所述3×3耦合器(22)分为两路,分别进入第一透镜光纤(201)、第二透镜光纤(202),然后分别通过第一下方位模斑转换器(1261)和第二下方位模斑转换器(1262)进入第一传输波导(1251)和第二传输波导(1252)中,之后分别由第一侧方位模斑转换器(1241)和第二侧方位模斑转换器(1242)出射,形成两路光信号,两路光信号分别经过第一凸起顶面(12311)和第二凸起顶面(12312)反射,沿原路返回分别重新耦合回到第一透镜光纤(201)和第二透镜光纤(202)中,由3×3耦合器(22)输出两路干涉信号分别经第一光电探测器(231)和第二光电探测器(232)后,由数据采集电路(24)采集并发送至计算机(25)进行解调处理。
5.根据权利要求3所述的基于集成光波导的片上加速度计,其特征在于,所述第一透镜光纤(201)和第二透镜光纤(202)紧贴并排,其尾纤部分缠绕成圈和3×3耦合器(22)一同固定在固定底座(11)背部的镂空空间中。
6.根据权利要求1-5任一所述的基于集成光波导的片上加速度计,其特征在于,在片上加速度计的动态振动响应过程中,加速度计固定在被测物体的表面并随之移动,弹簧-质量块结构相对于外部框架(121)移动,分别由第一侧方位模斑转换器(1241)和第一凸起顶面(12311)之间以及第二侧方位模斑转换器(1242)和第二凸起顶面(12312)之间构成的两个空气腔均作为迈克尔逊干涉仪的传感臂,在发生相对位移的质量块(123)的带动下,两个气隙的腔长呈推挽式变化,即一个腔长增大时,另一个腔长减小,光在传感光路中传播的相位随着外界振动信号而变化,并且光学相位的总变化是单传感臂结构的两倍。