基于金属纳米光栅的集成偏振导航传感器研究

发布时间：2022-10-04 23:15

　　偏振光导航是目前发展的一种新型导航技术,具有不受人为干扰、无累积误差等优点,已成为国内外研究的一个热点。目前偏振光导航传感器样机中使用的偏振光敏感单元大多是由多个不同偏振敏感方向的偏振片及光电探测器组成。这些分立器件带来角度安装误差,并有体积大、重量重等缺点,在航天航空应用领域受到限制。本文主要研究基于金属纳米光栅的集成偏振导航传感器。金属纳米光栅偏振器具有体积小、重量轻、易与其他器件集成等优点,但对于制作多方向的金属纳米光栅阵列以及纳米光栅与光电探测器的集成工艺尚存在丞待解决的关键技术问题。本论文将首先研究亚波长金属光栅的计算理论及透射机理,然后研究其加工工艺以及与光电探测器的集成工艺；最后制作集成偏振导航传感器,并进行相关测试。本论文首先研究了亚波长金属光栅的计算及分析方法。研究了计算亚波长结构衍射效率的矢量衍射理论-严格耦合波理论。以单层亚波长金属光栅为例对衍射效率进行计算,并进一步研究了亚波长金属光栅偏振透射现象以及光栅参数对偏振透射影响的物理机制。借助等效介质理论和法布里珀罗共振理论定性及定量的解释了在优化设计单层亚波长金属光栅时,金属材料、光栅占空比、光栅高度及光栅面型对偏... 

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 偏振器种类与特点
    1.3 亚波长金属光栅偏振器与光电探测器集成相关研究
        1.3.1 亚波长结构的计算理论
        1.3.2 亚波长金属光栅偏振器的优化设计研究现状
        1.3.3 亚波长金属光栅与光电探测器的集成工艺研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 亚波长金属光栅计算及分析方法研究
    2.1 引言
    2.2 严格耦合波理论推导
    2.3 等效介质理论及法布里珀罗共振理论的计算准确性分析
        2.3.1 等效介质理论的计算准确性分析
        2.3.2 法布里珀罗共振理论(F-P共振理论)的计算准确性分析
    2.4 单层亚波长金属光栅偏振透射机理分析
        2.4.1 光栅金属材料对偏振性能的影响
        2.4.2 光栅占空比对偏振性能的影响
        2.4.3 光栅高度对偏振透射的影响
        2.4.4 光栅面型对偏振透射的影响
    2.5 本章总结
3 基于纳米压印的纳米光栅结构制作工艺及应用
    3.1 引言
    3.2 软模板复制工艺
    3.3 紫外热纳米压印制作压印胶光栅结构
    3.4 垂直/倾斜纳米阵列结构的应用研究
    3.5 本章总结
4 基于多方向双层金属光栅偏振滤光片的偏振导航传感器样机研究
    4.1 引言
    4.2 层纳米光栅偏振滤光片设计
    4.3 多方向双层金属光栅偏振滤光片的加工工艺
    4.4 基于多方向纳米光栅偏振滤光片的偏振导航传感器样机制作及测试
    4.5 本章总结
5 金属纳米光栅与光电探测器集成工艺及集成偏振导航传感器制作
    5.1 引言
    5.2 光电探测器基底结构及集成工艺中的关键工艺
        5.2.1 光电探测器的清洗工艺
        5.2.2 不平基底的纳米压印工艺
        5.2.3 纳米压印中的对准问题
    5.3 层金属光栅与光电探测器基底的集成工艺
        5.3.1 小面积双层金属光栅与光电探测器的集成工艺
        5.3.2 大面积双层金属光栅与光电探测器的集成工艺
        5.3.3 集成偏振导航传感器制作及测试
    5.4 单层金属光栅与光电探测器的集成工艺
        5.4.1 各干法刻蚀工艺的前期验证
        5.4.2 集成工艺及集成偏振导航传感器的制作
    5.5 本章总结
6 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 后继工作展望
参考文献
附录A 严格耦合波程序
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于沙蚁POL-神经元模型的航向角处理方法[J]. 王波,高隽,范之国,王昕.  光电工程. 2013(10)
[2]基于矢量辐射传输的大气偏振建模[J]. 王威,褚金奎,崔岩,支炜,陈辰.  中国激光. 2013(05)
[3]天空光偏振模式自动探测装置[J]. 赵开春,卢皓,尤政.  光学精密工程. 2013(02)
[4]太阳光与月光对曙暮光偏振模式的影响[J]. 崔岩,高启升,褚金奎,陈辰.  光学精密工程. 2013(01)
[5]基于MSP430的仿生偏振光导航传感器的设计与实现[J]. 褚金奎,林林,陈文静,王寅龙.  传感器与微系统. 2012(08)
[6]亚波长金属光栅的表面等离子体激元共振特性[J]. 刘镜,刘娟,王涌天,谢敬辉.  中国光学. 2011(04)
[7]金属光栅型偏振彩色滤光片[J]. 叶燕,周云,张恒,申溯,陈林森.  光学学报. 2011(04)
[8]基于米氏散射理论的太阳光散射偏振特性[J]. 黄旭锋,步扬,王向朝.  中国激光. 2010(12)
[9]带有高折射率介质层的金属光栅偏振器特性的研究[J]. 周云,申溯,叶燕,浦东林,陈林森.  光学学报. 2010(04)
[10]偏振导航传感器建模与误差分析[J]. 江云秋,高晓颖,蒋彭龙,杜诚谦,祁振强.  弹箭与制导学报. 2009(06)

博士论文
[1]纳米光刻技术及其在三端结器件和纳米光栅偏振器中的应用[D]. 孟凡涛.大连理工大学 2011
[2]10纳米以下图形电子束曝光的研究[D]. 段辉高.兰州大学 2010

硕士论文
[1]蓝紫光敏感硅光电探测器的设计与制作[D]. 王晶.大连理工大学 2012
[2]仿生偏振光导航传感器设计[D]. 陈文静.大连理工大学 2010
[3]金属光栅偏振器设计及其工艺仿真[D]. 郭庆.大连理工大学 2009
[4]面向仿生微纳导航系统的偏振器研究[D]. 张娜.大连理工大学 2006



本文编号：3685943