悬臂梁式环形谐振腔微压传感特性研究

《悬臂梁式环形谐振腔微压传感特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、寧値代碼ｉ１⑩１１０姊藥号ｇＴＮ２５６２０＾璋ＩＳ豆３００贫１■－ｍｌ师側师阿恤ｗ的ｊ化化；Ｖ—立工扣抵１，打拜—ＭｉＭＩｔ■刚ＩＭＭＢｌｎ刑ＩＩＷ皿叫ｒａｊｌＴ—■■■■■？■■ＪｇＷＷＩ＞■ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓ化ＯｆＣｈｉｎａｙ全日制工程硕±学位论文Ｉ；、Ｉ悬幫梁式环形谐振腔微压传感特性研寅＠古硏究變．＿疆這＿祿巧糖导驗师张女株罔树斌校外擔导教师－靈安里ｉ，’＾‘宅端ｒ现，＾！，ＩＩ仪表工疆．在领域仪，；—所ｉ；，！ｉ｜ｊｊ图书分类号TN256密级非密UDC注1___

2、_____________535____________________________________________硕士学位论文悬臂梁式环形谐振腔微压传感特性研究骆亮指导教师（姓名、职称）张文栋教授；闫树斌副教授申请学位级别工学硕士专业名称仪器仪表工程论文提交日期2016年5月25日论文答辩日期2016年5月26日学位授予日期年月日论文评阅人郭涛李朋伟康爱国答辩委员会主席杨慧君2016年5月30日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创牲巧明本人郑重巧明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行硏究所取得的成果。除文中已经注明引用的

3、内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要黄献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。乂’论文作者签名：務名；日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保巧、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可ｋ乂采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查巧或借巧＾；④学校可｜乂学术交流为目的，复制说送和交换学位论文；⑤学校可＾乂公布学位论文的全部或部分内容（巧密学位论

4、文在解密后進守此规定）。—签名主、乂：龄矣）日期：导师签名：＾＇＞１＾：＜１今日期中北大学学位论文悬臂梁式环形谐振腔微压传感特性研究摘要硅压力传感器是各类传感器中应用最广泛的一种，目前量程小于1KPa的高精度硅微压力传感器基本上依靠国外进口，而工业控制、军用设备和医疗仪器等方面均对微小压力的测量提出迫切要求，因此进行低量程硅微压传感器的研究，实现相关技术的突破具有非常重要的意义。基于绝缘体上硅的光学环形谐振腔是实现集成光学芯片的核心功能单元，因其具有很高的探测极限而被广泛应用在高灵敏度传感领域。将环形谐振腔集成在悬臂梁上，应用于微压传

5、感在集成度、灵敏度和量程等方面具有很大优势，因此本文针对悬臂梁式环形谐振腔微压传感结构展开讨论与研究。本文首先介绍了环形谐振腔的耦合传输特性，结合纳米尺度波导的倏逝波耦合、力光耦合和光弹效应详细阐述了基于悬臂梁的微压传感检测机理。同时，对悬臂梁进行了建模仿真和力学分析。根据环形谐振腔的几个特征参数，以传感器灵敏度为出发点，进行了结构设计和参数优化。分析了微压传感结构的灵敏度并得到其理论值为73pm/kPa，动态范围为30kPa。利用紫外光刻、电子束光刻、深硅刻蚀、反应离子刻蚀等微机电系统(MEMS，Micro-electro-mechanical-system

6、s)工艺进行了环形谐振腔和悬臂梁的制备。深入研究了主要工艺流程和工艺参数。对所制备的结构进行原子力显微镜（AFM，AtomicForceMicroscope）和扫描电子显微镜（SEM，scanningelectronmicroscope）表征。搭建耦合测试平台，对环形谐振腔的传输性能进行测试，实验测得环形谐振腔Q值为7.75×104，传感器灵敏度为31pm/kPa。为优化环形谐振腔性能，采用热氧化的方法对所制备的结构进行了表面光滑化处理。测试数据表明，热氧化处理后环形谐振腔Q值为1.2×105，传感器灵敏度为48pm/kPa。关键词：微压传感，环形谐振腔，灵敏

7、度，品质因数中北大学学位论文StudyonthePressureSensingPropertiesofCantilever-typeOpticalRingResonatorsAbstractSiliconpressuresensorisoneofthemostwidelyusedinallkindsofsensors.Atpresent,themeasurementrangeofdomesticsiliconmicropressuresensorswithhighprecisionislessthan1kPaandthiskindofsensorsurgedi

8、ntheindustrialcontr