本文關(guān)鍵詞：Si基雙環(huán)級聯(lián)光學(xué)諧振腔應(yīng)變檢測研究

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【摘要】：絕緣襯底上的硅材料制備的光學(xué)微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)具有高靈敏度、結(jié)構(gòu)尺寸小和極低模式體積等特性,被廣泛應(yīng)用到光信息傳遞、慣性導(dǎo)航領(lǐng)域,但極少被應(yīng)用到力學(xué)信號的測試,為此,研究了一種基于硅基光學(xué)微環(huán)諧振腔結(jié)構(gòu)的懸臂梁式應(yīng)力/應(yīng)變敏感計,利用微環(huán)諧振腔環(huán)形波導(dǎo)徑向形變量作為感應(yīng)應(yīng)力的中間物理量,在外界應(yīng)力作用下,環(huán)形波導(dǎo)的半徑將發(fā)生改變,使結(jié)構(gòu)的光學(xué)諧振參數(shù)產(chǎn)生變化,從而使光學(xué)微環(huán)諧振腔諧振譜線發(fā)生明顯紅移,體現(xiàn)出良好的應(yīng)力/應(yīng)變敏感特性;通過設(shè)計雙環(huán)級聯(lián)光學(xué)微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蝕工藝制備了嵌入式光學(xué)微腔應(yīng)變計結(jié)構(gòu),結(jié)合理論計算了懸臂梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變敏感特性,經(jīng)仿真及實驗得到,應(yīng)變計結(jié)構(gòu)的應(yīng)力/應(yīng)變靈敏度分別為0.185pm·kPa-1,18.04pm·microstrain-1,與單環(huán)微腔結(jié)構(gòu)相比,線性量程增加了近50.3%,應(yīng)力靈敏度提高了近10.6%,初步驗證了嵌入式光學(xué)微腔結(jié)構(gòu)進行高靈敏度應(yīng)力/應(yīng)變檢測的可行性,有望實現(xiàn)新型光學(xué)力敏傳感器件的微型化、集成化。
【作者單位】： 中北大學(xué)儀器科學(xué)與動態(tài)測試教育部重點實驗室;中北大學(xué)電子測試技術(shù)國防科技重點實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 應(yīng)變檢測 光學(xué)諧振腔 諧振譜線 絕緣襯底上的硅
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(51225504)資助
【分類號】：TN629.1
【正文快照】： 引言隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展,微型化、集成化硅基力敏傳感結(jié)構(gòu)成為了光學(xué)傳感器領(lǐng)域研究的熱點[1-3],目前基于壓阻式、電容式、諧振式[4-5]等傳感模式的硅基壓力傳感器已實現(xiàn)了從應(yīng)力/應(yīng)變到電學(xué)信號的轉(zhuǎn)換而被廣泛的應(yīng)用在航空航天、海洋探測、醫(yī)療診斷等眾多傳感領(lǐng)

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本文編號：1075662