基于镜像结构光子晶体的微加速度计设计

发布时间：2017-08-06 13:02

  本文关键词：基于镜像结构光子晶体的微加速度计设计

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【摘要】：研究表明当电磁波在光子晶体中传播时，由于多层布拉格散射而形成能带结构，即光子能带，在光子能带之间存在光子带隙也称作光子禁带，频率处在光子禁带范围内的光子不能在光子晶体内传播，即光子晶体能够阻断特定频率光子的传播，而引入缺陷或者小范围内非周期排列的光子晶体，将在光子禁带范围内有透射峰存在，并且透射峰的透射率随着光子晶体外部所受应力大小的变化而变化。本论文借鉴介观压阻效应，，运用等效传输矩阵方法研究了镜像结构光子晶体在应力作用下的传输特性，并利用Matlab计算了在不同单轴应力作用下，镜像结构光子晶体的透射谱线的变化特性，并模拟出了此结构光子晶体禁带中心处的透射峰的透射率与轴向应力变化的关系曲线，我们称这种“力光耦合”为介观压光效应，并通过对曲线进行直线拟合，得到镜像结构光子晶体对一定频率光子的透射率与所受轴向应力在一定范围内具有线性函数关系。根据其介观压光效应，我们以典型的单悬臂梁结构为基础设计了一种简单的新型微加速度计，用镜像结构光子晶体材料代替在单悬臂梁根部的压敏电阻材料，通过测出透射率，进而可以算出加速度的值，最后通过仿真可得到这种新型加速度计具有更好的稳定性和抗干扰性。本论文为研究新型微加速度计提供了一种可行性思路
【关键词】：微机电系统 微加速度计 光子晶体 介观压阻 介观压光 镜像结构 高精度
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH824.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义9-10
• 1.2 课题研究的现状10-11
• 1.3 本论文的主要研究内容11-13
• 第二章 微机电系统与微加速度计13-27
• 2.1 微机电系统的研究13-19
• 2.1.1 微机电系统的概术13-15
• 2.1.2 MEMS 技术的发展及应用15-18
• 2.1.3 MEMS 传感器的发展及应用18-19
• 2.2 微加速度计的研究19-26
• 2.2.1 微加速度计的发展及应用19-20
• 2.2.2 常见微加速度计的结构类型20-25
• 2.2.3 微加速度计的设计问题25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 光子晶体的研究27-40
• 3.1 光子晶体的概述27-32
• 3.1.1 光子晶体的概念及性质27-29
• 3.1.2 光子晶体的分类和制作方法29-32
• 3.2 光子晶体的主要分析方法32-37
• 3.2.1 平面波展开法32-33
• 3.2.2 等效转移传输矩阵方法33-35
• 3.2.3 时域差分或有限差分方法35-36
• 3.2.4 多重散射矩阵方法36-37
• 3.3 光子晶体的应用37-39
• 3.3.1 光子晶体波导37-38
• 3.3.2 高发射率的光子微波天线38
• 3.3.3 光子晶体传感器38-39
• 3.3.4 无阈值激光器39
• 3.3.5 极窄带的选频滤波器39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 介观效应40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 介观压阻效应40-42
• 4.4 介观压光效应42-44
• 4.5 本章小结44-46
• 第五章 基于镜像结构光子晶体微加速度计设计46-54
• 5.1 引言46
• 5.2 一维镜像结构光子晶体光学特性46-49
• 5.3 微加速度计的结构设计及分析49-52
• 5.4 微加速度计的结构仿真52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 第六章 总结及展望54-56
• 参考文献56-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果58-59
• 致谢59-60

【参考文献】

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本文编号：629910