MZI光波导MOEMSE+E压力传感器的设计及特性研究
微光机电系统(MOEMS)是一门涉及微光学、微机械、微电子技术的新兴学科,由于采用了集成工艺制作技术,因此具有体积小、响应快、集成定位精确、大规模生产能力、价格低廉的特点,已成为当今科学技术的热点研究理论之一。探讨了几种目前较为广泛研究的MOEMSE+E压力传感器结构,针对当今MOEMS的发展方向,设计了一种基于MZI型波导MOEMSE+E压力传感器。由于采用双臂式MZI结构,有效地减少了因环境噪声和温度带来的噪声与失真。

MZI光波导MOEMSE+E压力传感器的设计及特性研究
根据E+E压力传感器的实际测试过程中的各个环节已经或可能产生的影响,获取E+E压力传感器真实性能输出数据的因素,采用可靠性的分析方法对其进行分析；提示了测试过程中影响传感器输出的规律,减小传感器因在测试过程中产生的误差；并为深入研究E+E压力传感器提供一条新的思路,为研究新的E+E压力传感器提供一定的理论依据。分析了ARROW波导传输原理和等臂式MZI型E+E压力传感器的传感原理,并对弹性薄膜的受力性能和光机耦合进行了详细的研究。碳纳米管是场发射阴极的材料。基于碳纳米管和金属铜的复合电镀技术,采用有限元软件对E+E压力传感器的碳纳米管布设进行了有限元仿真,使用模拟退火算法对阳极变形膜的尺寸进行了优化,并设计了实现E+E压力传感器的工艺过程。碳纳米管的管径在不影响电镀质量的情况下可尽量小,选取的长度不影响直立,间距在500 nm时可获得zui大电流。阳极膜的压力窗*厚度为0.209 84 mm,窗口长度4.9178mm,此时阳极膜的变形和应力均处于zui大值。通过可行性工艺的执行,可制造出体积小、质量轻、灵敏度高的E+E压力传感器探讨了输出光强变化与相位变化的关系,并导出其表达式。由于传输损耗对传感器的性能影响很大,因此研究了ARROW结构对传输损耗的影响。并依据前人实验结果,设计波导各层结构参数,完成了单模低损耗脊型波导的设计。MZI型Y分支角度为1。根据弹性力学和板壳理论并利用MATLAB数值仿真软件,分析了MZI型MOEMSE+E压力传感器的力学敏感原件——弹性薄膜的应力分布,探讨了弹性薄膜尺寸对应力分布和传感臂中折射率的影响,得到了直观可靠的结果,为MZI型光波导的传感臂在弹性薄膜上的位置提供了理论依据;利用有限元分析方法和借助ANSYS仿真软件,对MZI型MOEMSE+E压力传感器弹性薄膜进行了一系列的分析,模拟了光弹效应引起弹性薄膜上传感臂中光波相位变化与弹性薄膜的几何尺寸、传感臂不同位置以及外界压力之间的关系。

MZI光波导MOEMSE+E压力传感器的设计及特性研究
经过以上分析,确定传感臂应置于弹性薄膜长边边缘;弹性薄膜的*尺寸为2800μm×1800μm×60μm;当输入光波长为0.6328μm时,其半波压力为0.6Mpa。 文章zui后对所做的研究工作进行总结,并对将来研究工作进行了展望。