Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

发布时间：2017-10-21 23:12

  本文关键词：Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

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【摘要】：绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185pm·kPa-1,18.04pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。
【作者单位】： 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室;中北大学电子测试技术国防科技重点实验室;
【关键词】： 应变检测 光学谐振腔 谐振谱线 绝缘衬底上的硅
【基金】：国家自然科学基金项目(51225504)资助
【分类号】：TN629.1
【正文快照】： 引言随着微机电系统(MEMS)技术的发展,微型化、集成化硅基力敏传感结构成为了光学传感器领域研究的热点[1-3],目前基于压阻式、电容式、谐振式[4-5]等传感模式的硅基压力传感器已实现了从应力/应变到电学信号的转换而被广泛的应用在航空航天、海洋探测、医疗诊断等众多传感领

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本文编号：1075662