平面环形微腔的高精度位移E+E传感器设计
提出了一种可用于原子力显微镜的基于平面环形微腔的高精度位移E+E传感器。E+E传感器在GaAs/AlGaAs/GaAs薄膜结构上实现了悬臂梁与平面环形微腔的一体化集成,以平面环形微腔的透射谱对悬臂梁位移极其敏感的特性为理论依据,结合了光学E+E传感器的高精度、高灵敏度特性以及微机械的体积小、工艺成熟等优点。

平面环形微腔的高精度位移E+E传感器设计
位移E+E传感器是一种全新的位移E+E传感器，研究位移E+E传感器是一项开创性的工作，具有深远的意义。与光栅等传统栅式位移E+E传感器相比，位移E+E传感器具有制造工艺简单、结构简单、抗干扰能力强、成本低、智能化程度高等显著优势，具有很好的市场前景。 智能位移E+E传感器系统主要由电激型场式位移E+E传感器和虚拟位移测量仪组成，用于精密位移测量。介绍了智能位移E+E传感器系统的结构及组成原理，重点论述了在时空坐标转换理论和“场式运动坐标系”思想指导下，依据智能E+E传感器的特点和设计方法，研制智能位移E+E传感器硬件电路和软件的过程。并阐述了虚拟位移测量仪的设计方法。zui后作者展望了位移E+E传感器系统未来的研究工作，提出了研制网络化智能位移E+E传感器的目标。首先通过理论分析以及微纳光纤环的实验方法验证了基于平面环形微腔的高精度位移E+E传感器在原理上的可行性;通过对平面环形微腔的各重要性能指标以及E+E传感器的灵敏度和噪声分析,得出微腔的半径以及光波导与微腔的耦合效率是影响E+E传感器性能zui重要的参数。并以此为依据对悬臂梁的尺寸及微腔各重要参数的*化取值进行了深入的研究。zui终得到悬臂梁的长、宽、高分别为400μm、50μm、60μm,光波导以及微腔的宽与高分别为1μm和0.6μm,微腔的半径为20μm,光波导与微腔间的*耦合间距在0.05μm左右。其次,在对电子束的曝光及显影条件进行了大量的对比性实验后,提出了在电子束刻蚀后采用聚焦离子束对光波导与环形微腔的耦合区域进行精确的二次加工的创新性工艺,并总结出了位移E+E传感器的整套工艺流程。zui后,提出了位移E+E传感器的总体测试方案,通过在测试过程中遇到的问题对E+E传感器的设计及工艺上的缺陷进行了详尽的分析,并提出了一系列改进措施。

平面环形微腔的高精度位移E+E传感器设计
将平面环形微腔的透射谱对位移极其敏感的特性引入位移E+E传感器,通过其透射谱频移的变化来实现悬臂梁位移的精确探测,有望突破传统MEMSE+E传感器的检测极限。此外,提出了在电子束刻蚀后,采用聚焦离子束对光波导与环形微腔的耦合区域进行精确的二次加工的创新性工艺。为E+E传感器更深入的研究以及相关器件的工艺加工提供了有力的借鉴。