Si基双环级联光学谐振腔应变检测研究

作     者：唐军 雷龙海 张伟 张天恩 薛晨阳 张文栋 刘俊 TANG Jun;LEI Long-hai;ZHANG Wei;ZHANG Tian-en;XUE Chen-yang;ZHANG Wen-dong;LIU Jun

作者机构：中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学电子测试技术国防科技重点实验室山西太原030051 

基　　金：国家自然科学基金项目(51225504)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2016年第36卷第3期

页      码：874-879页

摘      要：绝缘衬底上的硅材料制备的光学微环谐振腔结构具有高灵敏度、结构尺寸小和极低模式体积等特性,被广泛应用到光信息传递、惯性导航领域,但极少被应用到力学信号的测试,为此,研究了一种基于硅基光学微环谐振腔结构的悬臂梁式应力/应变敏感计,利用微环谐振腔环形波导径向形变量作为感应应力的中间物理量,在外界应力作用下,环形波导的半径将发生改变,使结构的光学谐振参数产生变化,从而使光学微环谐振腔谐振谱线发生明显红移,体现出良好的应力/应变敏感特性;通过设计双环级联光学微腔,并采用MEMS光刻、ICP腐蚀工艺制备了嵌入式光学微腔应变计结构,结合理论计算了悬臂梁结构的应力应变敏感特性,经仿真及实验得到,应变计结构的应力/应变灵敏度分别为0.185pm·kPa-1,18.04pm·microstrain-1,与单环微腔结构相比,线性量程增加了近50.3%,应力灵敏度提高了近10.6%,初步验证了嵌入式光学微腔结构进行高灵敏度应力/应变检测的可行性,有望实现新型光学力敏传感器件的微型化、集成化。

主 题 词：应变检测 光学谐振腔 谐振谱线 绝缘衬底上的硅 

学科分类：0810[工学-土木类] 08[工学] 0804[工学-材料学] 0703[理学-化学类] 081001[081001] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2016)03-0874-06

馆 藏 号：203874741...