二氧化硅光波導(dǎo)干涉微結(jié)構(gòu)器件傳感研究.pdf

1、近年來激光自動(dòng)化制造技術(shù)的快速發(fā)展為人們研制新一代光學(xué)傳感器提供了新的技術(shù)選項(xiàng)。發(fā)展基于激光加工工藝在光學(xué)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上制作傳感器件的新技術(shù)是未來光學(xué)傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要的發(fā)展方向。本文利用電磁理論研究了在二氧化硅材料的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)上制作的微干涉結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，使用有限元分析方法和傳輸矩陣?yán)碚摲謩e給出了相關(guān)干涉結(jié)構(gòu)傳感特性的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，利用深紫外激光技術(shù)制作相關(guān)傳感器并研究了它們的傳感特性。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.從電磁理論入手，分別

2、在理論上研究了條形光波導(dǎo)和光纖這兩種光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的電磁場傳輸特性；使用有限元計(jì)算方法，計(jì)算出了三層對稱平板光波導(dǎo)上的琺珀干涉儀的電場分布情況和反射光譜圖。利用薄膜光學(xué)的傳輸矩陣?yán)碚撚?jì)算出了光纖光柵結(jié)構(gòu)的反射光譜圖。
　　2.采用157nm深紫外激光加工工藝，并采用該工藝在商用光學(xué)分路器上制作了基于邁克爾遜干涉結(jié)構(gòu)的折射率傳感器。首先從理論上給出了這種傳感器的傳感特性，接著給出了傳感器反射光譜圖以及傳感特性數(shù)值仿真的結(jié)果。再從實(shí)驗(yàn)的角

3、度對傳感器的傳感特性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明采用157nm激光加工工藝可以快速制作出性能良好的光學(xué)器件。
　　3.為在高溫環(huán)境下精確測量外界物理量，結(jié)合157nm與248nm激光加工工藝提出了基于光纖琺珀腔與再生光柵空間復(fù)合結(jié)構(gòu)的光學(xué)傳感器。首先從理論上分別分析了光纖琺珀干涉儀和光纖光柵集成結(jié)構(gòu)的傳感原理，介紹了使用開放型琺珀腔測量空氣壓力的方法,與傳統(tǒng)光纖琺珀非膜片壓力傳感器相比，其靈敏度提高了近一百倍。并且這種傳感器的壓力溫度交叉