平面環形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
提出了一種可用于原子力顯微鏡的基于平面環形微腔的高精度位移E+E傳感器。E+E傳感器在GaAs/AlGaAs/GaAs薄膜結構上實現了懸臂梁與平面環形微腔的一體化集成,以平面環形微腔的透射譜對懸臂梁位移極其敏感的特性為理論依據,結合了光學E+E傳感器的高精度、高靈敏度特性以及微機械的體積小、工藝成熟等優點。

平面環形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
位移E+E傳感器是一種全新的位移E+E傳感器，研究位移E+E傳感器是一項開創性的工作，具有深遠的意義。與光柵等傳統柵式位移E+E傳感器相比，位移E+E傳感器具有制造工藝簡單、結構簡單、抗干擾能力強、成本低、智能化程度高等顯著優勢，具有很好的市場前景。 智能位移E+E傳感器系統主要由電激型場式位移E+E傳感器和虛擬位移測量儀組成，用于精密位移測量。介紹了智能位移E+E傳感器系統的結構及組成原理，重點論述了在時空坐標轉換理論和“場式運動坐標系”思想指導下，依據智能E+E傳感器的特點和設計方法，研制智能位移E+E傳感器硬件電路和軟件的過程。并闡述了虛擬位移測量儀的設計方法。zui后作者展望了位移E+E傳感器系統未來的研究工作，提出了研制網絡化智能位移E+E傳感器的目標。首先通過理論分析以及微納光纖環的實驗方法驗證了基于平面環形微腔的高精度位移E+E傳感器在原理上的可行性;通過對平面環形微腔的各重要性能指標以及E+E傳感器的靈敏度和噪聲分析,得出微腔的半徑以及光波導與微腔的耦合效率是影響E+E傳感器性能zui重要的參數。并以此為依據對懸臂梁的尺寸及微腔各重要參數的*化取值進行了深入的研究。zui終得到懸臂梁的長、寬、高分別為400μm、50μm、60μm,光波導以及微腔的寬與高分別為1μm和0.6μm,微腔的半徑為20μm,光波導與微腔間的*耦合間距在0.05μm左右。其次,在對電子束的曝光及顯影條件進行了大量的對比性實驗后,提出了在電子束刻蝕后采用聚焦離子束對光波導與環形微腔的耦合區域進行精確的二次加工的創新性工藝,并總結出了位移E+E傳感器的整套工藝流程。zui后,提出了位移E+E傳感器的總體測試方案,通過在測試過程中遇到的問題對E+E傳感器的設計及工藝上的缺陷進行了詳盡的分析,并提出了一系列改進措施。

平面環形微腔的高精度位移E+E傳感器設計
將平面環形微腔的透射譜對位移極其敏感的特性引入位移E+E傳感器,通過其透射譜頻移的變化來實現懸臂梁位移的精確探測,有望突破傳統MEMSE+E傳感器的檢測極限。此外,提出了在電子束刻蝕后,采用聚焦離子束對光波導與環形微腔的耦合區域進行精確的二次加工的創新性工藝。為E+E傳感器更深入的研究以及相關器件的工藝加工提供了有力的借鑒。