| 题名 | 基于MEMS技术的光纤声传感器技术研究 |
| 作者 | 许晓昕 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2006-06-13 |
| 授予单位 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 |
| 授予地点 | 上海微系统与信息技术研究所 |
| 导师 | 吴亚明 |
| 关键词 | 声传感器 光纤传感 MEMS Pyrex 7740深刻蚀 F-P腔 衍射光栅 |
| 其他题名 | Research on fiber acoustic sensor based on MEMS |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 中文摘要 | 微机械电子系统（MEMS）与光纤传感技术的结合给声传感器的设计和研制带来了全新的发展方向――MEMS光纤声传感器。与传统传声器相比，MEMS光纤声传感器具有灵敏度高，探测端电绝缘，抗电磁干扰，尺寸小，质量轻，适合长距离传输，易复用等明显优势，在很多特殊场合有良好应用前景。本文提出了利用MEMS工艺制作的光纤声传感及光纤超声传感器，从制作工艺上进行了探索。 本文首先提出一种法布里-泊罗（F-P）干涉型硅微光纤传声器。该器件结构设计力求提高目前可听频段传声器性能。文中阐述了器件的工作原理和结构优点。对F-P腔光学及机械性能设计优化进行了详细论述，辅助以有限元分析，得到了优化设计参数和理想最大灵敏度。对低粗糙度薄膜制备、光学介质膜图形化等关键工艺进行了研究，讨论了硅表面粗糙度对F-P腔性能的影响，并成功实现了满足器件性能要求的低粗糙度刻蚀，完成了高表面质量的Pyrex玻璃深腐蚀。大量实验结果基础上给出了完整的器件工艺流程，制作出F-P腔单元并测试了器件静态光学信号。 传统的均匀厚度敏感薄膜结构通常因灵敏度不够而在超声传感应用领域受到限制。本文创新性的提出了一种基于衍射光栅敏感结构的超声波传感器。该器件首次利用硅光栅敏感膜的自身形变产生精确位相调制进行超声信号探测，通过MEMS工艺将工作点偏置至高灵敏度线性区，并通过双光纤准直器实现整体封装，保证器件有较高灵敏度的同时很好解决了均匀硅膜的频率受限问题。通过理论分析优化硅薄膜尺寸、周期结构参数和脊区厚度，模拟计算出谐振频率即使达到MHz以上，薄膜机械灵敏度也仍可保持nm/Pa 量级。利用SOI材料制作出该器件，进行了初步测试并对获得的结果进行了分析。 文章最后对两种声传感器的探索工作进行了总结，给出下一步研究工作的展望。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-03-06 |
| 页码 | 92 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sim.ac.cn/handle/331004/83469]  |
| 专题 | 上海微系统与信息技术研究所_微系统、冶金所学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 许晓昕. 基于MEMS技术的光纤声传感器技术研究[D]. 上海微系统与信息技术研究所. 中国科学院上海微系统与信息技术研究所. 2006. |
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