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《用于微型拉曼光谱仪的陈列波导光栅awg分光芯片研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、用于微型拉曼光谱仪的陈列波导光栅AWG分光芯片研究厦门大学学位论文原创性声明本人呈交的学位论文是本人在导师指导下,独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考其他个人或集体己经发表的研究成果,均在文中以适当方式明确标明,并符合法律规范和《厦门大学研究生学术活动规范试行》。课题组另外,该学位论文为县菌的研究成果,获得课题组经费或实验室的苗实验室完成。请在以上括号内填写课资助,在吕苗题或课题组负责人或实验室名称,未有此项声明内容的,可以不作特别声明。声明人签孙研矽矽乡年月召日四~厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人
2、民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交学位论文包括纸质版和电子版,允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和摘要汇编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于:.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文,于年月日解密,解密后适用上述授权。彤.不保密,适用上述授权。请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位
3、论文,未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认为公开学位论文,均适用上述授权。声明人签名.程带雳矽侈年多月摘要摘要拉曼光谱技术可以在空气和水存在的环境中指纹式、非侵入地鉴别化学分子,尤其是可以在多种化学物质共存的条件下通过鉴别特征峰确定每种化学物质,因此有望成为一种通用型的化学分子鉴别仪器,在食品安全、环境监测、毒品、爆炸物检测、珠宝鉴定和药物分拣确认等很多领域获得广泛的应用。目前昂贵、笨重的光谱仪器大大限制了拉曼技术的应用,但随着智能手机等终端设备的快速发展,如果研制出芯片光谱仪,将能够在类
4、似智能手机的平台上集成拉曼光谱仪,从而获得一种手持式、低成本的化学分子鉴别仪器,有望在测试手段上产生重大突破,对解决我国目前面临的食品安全和环境污染问题有重要意义。本文借鉴光纤通信中的波分解复用技术,提出以阵列波导光栅替代传统拉曼光谱仪中的分光模块和成像模块的方案,实现一种光谱仪芯片,使光谱仪的体积、重量和成本均下降一个数量级以上。基于上述思路,本文以.激光激发的通用拉曼光谱仪的指标,即:波长范围,光谱分辨率.做为设计指标,实现了光谱仪用芯片的设计、仿真、制造和测试。用于光谱仪中的与光纤通信用的在设计上有较大的差异,包括光纤通信
5、中的工作波长范围只有几十纳米,而光谱仪应用中的工作波长范围达到几百纳米:光谱仪应用中的的输入信号往往是波长连续的多模信号,需要特殊的耦合元件才能降低输入损耗,而光纤通信中的输入信号是波长分离的单模信号。由于上述特点,光谱仪中的需要更灵活的版图设计,无法像光纤通信中的一样完全使用商用模拟软件直接生成版图并仿真。针对这一问题,第二章采用,编程并结合软件的方法,开发了一种可以产生任意结构的版图自动生成和仿真算法。为验证所提出的算法的可行性,设计并模拟了一种采用类反对称版图结构的通道,其波长范围.。为针对多模输入信号的问题,第三章探讨了
6、多输入通道的可行性。可以通过特定的光学结构将多模信号转换为多个单模信号,并通过多输入通道进入到单模中,从而实现多模信号的低损耗输入。为验证这一思路,设计了一个输入,并对其性能进行模拟,实现了由不同输入波导进入的光信号聚焦于不摘要交叠的输出波导内,这样毋须进一步分光而直接形成光谱信号。、.由于用于光谱仪的波长范围宽,通道数多,波长范围的拉曼光谱芯片的面积将超过四英寸硅片,难以实现。为减光谱分辨率.小芯片面积,第四章讨论了一种多衍射级次的设计,获得的芯片面积为.,,衍射级次为.,输出通道数为,波长范围为。光谱分辨率约为.第五章详细讨
7、论了芯片的制造过程,包括基于氮氧化硅的和基于聚合物的。第六章成功搭建了芯片性能测试系统,测试了制造的多衍射级次芯片的性能。结果表明:每个输出波导中按照设计输出波长间隔左右的光信号,相邻波导间的光谱分辨率为.左右,与参考波导对比获得的最小插入损耗为.。综上所述,本论文验证了将用于光谱芯片的思路,实现了光谱仪用芯片的设计、仿真、制造和测试,为实现微型化、低成本和高光谱分辨率的微型拉曼光谱仪打下了初步的基础。关键词:阵列波导光栅;微型拉曼光谱仪;光波导,.,,..,,,..,.,,,,,..,,.:,;、,卸.阳..,.,,.,..,
8、.、历.,,,...,./,../...,.?.,.一.,..,,,,..,曲.,:,目录第一章绪论.引言..拉曼光谱仪发展现状及其微型化发展趋势.光谱仪用阵列波导光栅现阶段的成果.本论文的研究意义及主要内容?..第二章阵列波导光栅及任意版图结构自动生成算法?.
