基于腔光机械结构的磁场探测技术研究

发布时间：2021-12-30 06:56

　　导航系统的发展及移动终端的普及对导航设备的精度提出了更高的要求。在全球定位系统瘫痪的极端情况下,辅助导航技术将发挥至关重要的作用。高精度磁场传感器作为辅助导航系统的一部分,其性能的提升将促进导航技术的快速发展;此外,高精度磁场传感器在军事、医疗、工业中亦具有广泛的应用。因此,研究高精度磁场传感器具有深远的科学意义和重要的应用价值。本文针对传统磁场传感器存在加工工艺复杂、制作成本高、成品率低、可靠性差,难于与现行的CMOS电路集成等问题,在分析各种磁场传感器的性能特点,研究腔光机械结构的优势基础上,设计研制出了一种基于腔光机械结构的洛伦兹力磁场传感器,并测试了该传感器的性能。本论文的主要研究工作及贡献如下:1.利用腔光机械结构的高效光-机械能量耦合特点,提出了基于腔光机械结构的洛伦兹力磁场传感器设计方案;采用COMSOL仿真软件优化该传感器结构参数,设计出一种高灵敏度洛伦兹力磁场传感器差分/非差分结构,并设计出对应的信号调理电路。针对所设计的磁场传感器结构,仿真与分析了结构的稳定性、谐振特性、灵敏度、功耗,理论分析了分辨率和噪声特性。通过仿真分析得出所设计的磁场传感器在输入激光强度为20... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１基于微盘型光学谐振腔及线状机械振荡臂的腔光机械结构［３６】

图１－３基子双ＷＧＭ腔的具有高分辨率的光机械系统［４１】

釆用悬臂梁结构的谐振器外，ＷＧＭ结构的谐振器闻样可以实现加速度探??测功能。在［４４］中，Ｂ．?Ｄｏｎｇ等人采用ＷＧＭ环形谐振器作为位移传感器实现加速??度探测，该结构在低功耗条件下，其灵敏度高达３．２７９?ｐｍ／ｇ。??厲内：团队也积极开展研：眞．工作．，在２０１６年，浙江大学的Ｊｉａｎ?Ｂａｉ团队对由：光??栅型腔和由四个蟹形悬臂构成的加速度传感芯片深入研宄，并对其产生机理和结??构的优缺点进行了分析，提出了改进设计方案１４５］。改进的机械设计结构具有高度??对称性，结构示意图如图１－５所示，其实验测试获得的加速度探测分辨率达到１．３２５??眧／Ｈｚ１／２，灵敏度?１１６２．４５?Ｖ／ｇ。??ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ！??Ｗｆｓｅｎｓｉｉｉｖｅｍｉｓ）?／Ｔ?＇??ｕｎｄｃｆａｒｍｅｄ?ｐｒｏｏｆ?＇＇＇＇＇＇＇＇Ｊ??Ｉ—？ｘ?？?？?ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ??（ａ）?（ｂ）?????“Ｉ?￣１???…?１４?？???ｙ．?ｒ－?，?＿＾?，．，丨??＼?Ｊ〇．?Ｒ＾＝０．９９９５?？、?＇?ｉ?＾３０＂８６?？?？??〇，?Ｖ?＾?？?Ｖ〇ｕｔ＝－％３．４７衫９Ｓ７．９６?？?？?。》?Ｗ?Ｖｏｕｔ－１１６２．４５ａ＋ｉｌ６０．５５?４??０８?０Ｍ?？Ｍ?０Ｍ?ｓｍ?？Ｗ?ＯｆＭ?０Ｍ？?ＯｍＴｏｍ?ｌｌ?一?？一？一一?．一。＃＊＊?０＊？０？？？?ＯＮＯ?０？?〇？?〇？＊＾ｌ４ｆｃ：：：ＭＱｌ＾〇＃？，，ｏ０＊＊ｆｔ＾ｏ＾，＊ｏ＾，１ｏ＾＊ｏ＾％＾，＊ｏ＊＾ｏ＾??Ａｃ？＊Ｍｌｏｎ?ａｌｏｒａ?ｔｍ?ｗｎＭＭ?■＞？?（ｇ｜?＊ｃ？ｌ？．＊ｏ

【参考文献】：
期刊论文
[1]创新光电二极管前置放大电路设计方法[J]. 张锐舟,张丕状,姚金杰,陈明,刘畅.  国外电子测量技术. 2019(11)
[2]声光子晶体带隙特性与声光耦合作用研究综述[J]. 马天雪,苏晓星,董浩文,汪越胜,张传增.  力学学报. 2017(04)
[3]电子束光刻技术与图形数据处理技术[J]. 陈宝钦.  微纳电子技术. 2011(06)

博士论文
[1]非线性电磁结构的新型射频器件关键技术研究[D]. 黄勇军.电子科技大学 2016



本文编号：3557697