面向加速度檢測的MEMS微環(huán)諧振腔傳感關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、微光機(jī)電系統(tǒng)（MOEMS）是近幾年在MEMS技術(shù)中發(fā)展起來的一種新技術(shù)系統(tǒng)，它相比于傳統(tǒng)的微機(jī)電器件可實(shí)現(xiàn)高度的集成化和功能一體化，目前已成為全球最熱門的技術(shù)系統(tǒng)之一。其中，光學(xué)微環(huán)諧振腔憑借其突出的光學(xué)性能、可靠的穩(wěn)定性以及極高的靈敏度，已成為構(gòu)建新型MOEMS器件的新途徑。
　　本論文將微環(huán)諧振腔耦合系統(tǒng)與懸臂梁作為傳感單元，以微環(huán)諧振腔在微納尺度下的力光耦合效應(yīng)和應(yīng)力雙折射效應(yīng)為傳感機(jī)理，開展面向加速度檢測的傳感應(yīng)用研究。由

2、于傳感性能主要由微環(huán)諧振腔的光學(xué)特性來決定，因此對耦合系統(tǒng)開展了深入研究；進(jìn)行了微懸臂梁設(shè)計(jì)分析，并對其工藝制備進(jìn)行了初步研究。
　　通過研究微環(huán)諧振腔的光學(xué)特性，設(shè)計(jì)了基于 MEMS微環(huán)諧振腔的懸臂梁式微加速度計(jì)。以力光耦合效應(yīng)和應(yīng)力雙折射效應(yīng)為原理，建立了傳感器理論模型，分析了微環(huán)諧振腔尺寸參數(shù)、懸臂梁尺寸以及傳感器靈敏度之間的關(guān)系。
　　分別運(yùn)用有效折射率法和有限時(shí)域差分方法（FDTD），針對不同參數(shù)的基于 SOI材料

3、的微環(huán)諧振腔耦合系統(tǒng)進(jìn)行了光學(xué)仿真，并結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了耦合系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；運(yùn)用有限元分析法（ANSYS）對懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案。通過 MEMS工藝實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)制備，尤其對含耦合光柵的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對懸臂梁的工藝進(jìn)行了初步研究。測試過程中應(yīng)用窄線寬（30GHz）連續(xù)可調(diào)諧激光器作為光源，NewFocus25GHz光電探測器作為信號接收器，分別針對端面耦合法和平面耦合法搭建了耦合系統(tǒng)測試