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平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
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)形微腔的透射譜對懸臂梁位移極其敏感的特性為理論依據(jù),結(jié)合了光學E+E傳感器的高精度、高靈敏度特性以及微機械的體積小、工藝成熟等優(yōu)點。

平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
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傳感器是一項開創(chuàng)性的工作，具有深遠的意義。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單、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、成本低、智能化程度高等顯著優(yōu)勢，具有很好的市場前景。 智能位移E+E傳感器系統(tǒng)主要由電激型場式位移E+E傳感器和虛擬位移測量儀組成，用于精密位移測量。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，重點論述了在時空坐標轉(zhuǎn)換理論和“場式運動坐標系”思想指導下，依據(jù)智能E+E傳感器的特點和設計方法，研制智能位移E+E傳感器硬件電路和軟件的過程。并闡述了虛擬位移測量儀的設計方法。zui后作者展望了位移E+E傳感器系統(tǒng)未來的研究工作，提出了研制網(wǎng)絡化智能位移E+E傳感器的目標。首先通過理論分析以及微納光纖環(huán)的實驗方法驗證了基于平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器在原理上的可行性;通過對平面環(huán)形微腔的各重要性能指標以及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)對懸臂梁的尺寸及微腔各重要參數(shù)的*化取值進行了深入的研究。zui終得到懸臂梁的長、寬、高分別為400μm、50μm、60μm,光波導以及微腔的寬與高分別為1μm和0.6μm,微腔的半徑為20μm,光波導與微腔間的*耦合間距在0.05μm左右。其次,在對電子束的曝光及顯影條件進行了大量的對比性實驗后,提出了在電子束刻蝕后采用聚焦離子束對光波導與環(huán)形微腔的耦合區(qū)域進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傳感器的總體測試方案,通過在測試過程中遇到的問題對E+E傳感器的設計及工藝上的缺陷進行了詳盡的分析,并提出了一系列改進措施。

平面環(huán)形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
將平面環(huán)形微腔的透射譜對位移極其敏感的特性引入位移E+E傳感器,通過其透射譜頻移的變化來實現(xiàn)懸臂梁位移的精確探測,有望突破傳統(tǒng)MEMSE+E傳感器的檢測極限。此外,提出了在電子束刻蝕后,采用聚焦離子束對光波導與環(huán)形微腔的耦合區(qū)域進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。