面向微位移傳感器的環(huán)形諧振腔設(shè)計(jì)、加工及特性研究.pdf

1、微位移傳感器，是實(shí)現(xiàn)微小位移測(cè)試的敏感器件，在高精密控制、微操作、微納米定位系統(tǒng)、工程厚度測(cè)試等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。(MEMS)\NEMS技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)微位移傳感提出了更高精度的要求，甚至要求在納米尺度中實(shí)現(xiàn)微小位移的高靈敏快速探測(cè)。利用微納結(jié)構(gòu)中新的光學(xué)特性實(shí)現(xiàn)基于力光特性的微位移傳感，具有精度高、結(jié)構(gòu)緊湊等不可比擬的優(yōu)勢(shì)，成為構(gòu)建新型高靈敏微位移傳感的新途徑。
　　本論文以高 Q光學(xué)環(huán)形諧振腔為載體設(shè)計(jì)了基于環(huán)形諧振腔的微

2、位移傳感器，并且指出環(huán)形諧振腔的光學(xué)特性直接決定微位移傳感器的性能。論文主體面向高靈敏微位移傳感器的核心部件—環(huán)形諧振腔展開(kāi)研究，主要做了以下工作：
　　設(shè)計(jì)了基于環(huán)形諧振腔的微位移傳感器基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與傳感機(jī)理并介紹了該位移傳感器的材料與微腔選擇依據(jù)，分析了環(huán)形諧振腔Q參數(shù)與高靈敏位移傳感的關(guān)系。
　　應(yīng)用有限時(shí)間域差分方法（FDTD），對(duì)基于 SOI材料的環(huán)形諧振腔進(jìn)行了系統(tǒng)的光學(xué)特性仿真，并在仿真基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了環(huán)形諧振腔的優(yōu)化

3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　應(yīng)用外協(xié)單位的微加工線實(shí)現(xiàn)了上述設(shè)計(jì)的環(huán)形諧振腔制造，并進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)測(cè)試以對(duì)比是否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的物理參數(shù)；通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)方案，搭建了環(huán)形諧振腔的優(yōu)化測(cè)試系統(tǒng)；通過(guò)自行制造的單錐光纖作為高效率耦合部件實(shí)現(xiàn)了外部光信號(hào)與環(huán)形諧振腔芯片的光互連；應(yīng)用窄線寬（300KHZ）NewFocus TLB-6328連續(xù)可調(diào)諧激光器（功率>20mW，1520nm-1570nm連續(xù)可調(diào)）作為激發(fā)光，利用NewFocus 25GHz快速響