基于聲表面波的拉曼型聲光移頻器的優(yōu)化設(shè)計(jì)與仿真.pdf

1、MEMS加速度傳感器不僅在慣性導(dǎo)航、慣性制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用,同時(shí)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、消費(fèi)電子、汽車安全等民用領(lǐng)域。聲光MEMS加速度傳感器是一種基于聲光互作用原理檢測加速度的新型加速度傳感器。論文針對基于聲光效應(yīng)的MEMS加速度傳感器的設(shè)計(jì)需求,開展一種基于單晶石英基底的SAW拉曼型聲光移頻器的設(shè)計(jì)與仿真,具有重要應(yīng)用背景。
　　論文重點(diǎn)開展石英基SAW拉曼型聲光移頻器相應(yīng)的基礎(chǔ)理論、設(shè)計(jì)與仿真、加工工藝以及測試方法的

2、研究。基于遞歸漸進(jìn)法分析了SAW在ZnO-SiO2-Si多層結(jié)構(gòu)中的傳播特性,提出了石英基SAW拉曼型聲光移頻器的新結(jié)構(gòu);采用COM軟件對石英基SAW諧振器進(jìn)行了模擬仿真,優(yōu)化了滿足拉曼-奈斯聲光衍射要求的諧振器結(jié)構(gòu)參數(shù);采用有效折射率法設(shè)計(jì)了單模埋入式矩形光波導(dǎo),基于MEMS技術(shù)加工出Ⅰ型和Ⅱ型移頻器原理樣機(jī),完成了相應(yīng)的性能測試分析。論文主要研究工作是:
　?、俜治雎暪庖祁l器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及其發(fā)展中存在的問題,研究聲光移頻器的

3、相關(guān)基礎(chǔ)理論,分析實(shí)驗(yàn)室前期提出的ZnO-SiO2-Si多層結(jié)構(gòu)聲光移頻器存在的問題基礎(chǔ)上,提出由雙端SAW諧振器和Y分支光波導(dǎo)構(gòu)成的石英基SAW拉曼型聲光移頻器結(jié)構(gòu),以滿足聲光加速度傳感器的要求;
　?、诶民詈夏＠碚撃M雙端SAW諧振器的性能:采用FEMSDA開源軟件分析了SAW在金屬柵陣中的相速度曲線和衰減色散曲線;基于COM軟件對雙端SAW諧振器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與仿真,確定了雙端SAW諧振器的優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù);研究了平面光波導(dǎo)

4、的設(shè)計(jì)方法,確定光波導(dǎo)的類型和材料,基于有效折射率法設(shè)計(jì)了單模埋入式矩形光波導(dǎo);
　?、鄞_定了移頻器的主要加工工藝:在石英基片上制作出叉指換能器(IDT)和反射柵;采用PECVD法制備SiO2薄膜、干法反應(yīng)離子刻蝕(RIE)制備出石英基光波導(dǎo),研制出Ⅰ型和Ⅱ型石英基SAW拉曼型聲光移頻器原理樣機(jī);
　?、軠y試分析了石英基SAW拉曼型聲光移頻器樣機(jī)性能:采用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試了SAW諧振器的諧振特性;搭建了聲光移頻器測試平臺(tái),測試