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平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設(shè)計(jì)
提出了一種可用于原子力顯微鏡的基于平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器。E+E傳感器在GaAs/AlGaAs/GaAs薄膜結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了懸臂梁與平面環(huán)形微腔的一體化集成,以平面環(huán)形微腔的透射譜對(duì)懸臂梁位移極其敏感的特性為理論依據(jù),結(jié)合了光學(xué)E+E傳感器的高精度、高靈敏度特性以及微機(jī)械的體積小、工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。

平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設(shè)計(jì)
位移E+E傳感器是一種全新的位移E+E傳感器，研究位移E+E傳感器是一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作，具有深遠(yuǎn)的意義。與光柵等傳統(tǒng)柵式位移E+E傳感器相比，位移E+E傳感器具有制造工藝簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、智能化程度高等顯著優(yōu)勢(shì)，具有很好的市場(chǎng)前景。 智能位移E+E傳感器系統(tǒng)主要由電激型場(chǎng)式位移E+E傳感器和虛擬位移測(cè)量?jī)x組成，用于精密位移測(cè)量。介紹了智能位移E+E傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成原理，重點(diǎn)論述了在時(shí)空坐標(biāo)轉(zhuǎn)換理論和“場(chǎng)式運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系”思想指導(dǎo)下，依據(jù)智能E+E傳感器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，研制智能位移E+E傳感器硬件電路和軟件的過(guò)程。并闡述了虛擬位移測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)方法。zui后作者展望了位移E+E傳感器系統(tǒng)未來(lái)的研究工作，提出了研制網(wǎng)絡(luò)化智能位移E+E傳感器的目標(biāo)。首先通過(guò)理論分析以及微納光纖環(huán)的實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了基于平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器在原理上的可行性;通過(guò)對(duì)平面環(huán)形微腔的各重要性能指標(biāo)以及E+E傳感器的靈敏度和噪聲分析,得出微腔的半徑以及光波導(dǎo)與微腔的耦合效率是影響E+E傳感器性能zui重要的參數(shù)。并以此為依據(jù)對(duì)懸臂梁的尺寸及微腔各重要參數(shù)的*化取值進(jìn)行了深入的研究。zui終得到懸臂梁的長(zhǎng)、寬、高分別為400μm、50μm、60μm,光波導(dǎo)以及微腔的寬與高分別為1μm和0.6μm,微腔的半徑為20μm,光波導(dǎo)與微腔間的*耦合間距在0.05μm左右。其次,在對(duì)電子束的曝光及顯影條件進(jìn)行了大量的對(duì)比性實(shí)驗(yàn)后,提出了在電子束刻蝕后采用聚焦離子束對(duì)光波導(dǎo)與環(huán)形微腔的耦合區(qū)域進(jìn)行精確的二次加工的創(chuàng)新性工藝,并總結(jié)出了位移E+E傳感器的整套工藝流程。zui后,提出了位移E+E傳感器的總體測(cè)試方案,通過(guò)在測(cè)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題對(duì)E+E傳感器的設(shè)計(jì)及工藝上的缺陷進(jìn)行了詳盡的分析,并提出了一系列改進(jìn)措施。

平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設(shè)計(jì)
將平面環(huán)形微腔的透射譜對(duì)位移極其敏感的特性引入位移E+E傳感器,通過(guò)其透射譜頻移的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)懸臂梁位移的精確探測(cè),有望突破傳統(tǒng)MEMSE+E傳感器的檢測(cè)極限。此外,提出了在電子束刻蝕后,采用聚焦離子束對(duì)光波導(dǎo)與環(huán)形微腔的耦合區(qū)域進(jìn)行精確的二次加工的創(chuàng)新性工藝。為E+E傳感器更深入的研究以及相關(guān)器件的工藝加工提供了有力的借鑒。