基于金屬納米光柵的集成偏振導(dǎo)航傳感器研究.pdf

1、偏振光導(dǎo)航是目前發(fā)展的一種新型導(dǎo)航技術(shù)，具有不受人為干擾、無(wú)累積誤差等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前偏振光導(dǎo)航傳感器樣機(jī)中使用的偏振光敏感單元大多是由多個(gè)不同偏振敏感方向的偏振片及光電探測(cè)器組成。這些分立器件帶來(lái)角度安裝誤差，并有體積大、重量重等缺點(diǎn)，在航天航空應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。本文主要研究基于金屬納米光柵的集成偏振導(dǎo)航傳感器。金屬納米光柵偏振器具有體積小、重量輕、易與其他器件集成等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于制作多方向的金屬納米光柵陣列以及納

2、米光柵與光電探測(cè)器的集成工藝尚存在丞待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本論文將首先研究亞波長(zhǎng)金屬光柵的計(jì)算理論及透射機(jī)理，然后研究其加工工藝以及與光電探測(cè)器的集成工藝;最后制作集成偏振導(dǎo)航傳感器，并進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。
　　本論文首先研究了亞波長(zhǎng)金屬光柵的計(jì)算及分析方法。研究了計(jì)算亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)衍射效率的矢量衍射理論-嚴(yán)格耦合波理論。以單層亞波長(zhǎng)金屬光柵為例對(duì)衍射效率進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)一步研究了亞波長(zhǎng)金屬光柵偏振透射現(xiàn)象以及光柵參數(shù)對(duì)偏振透射影響的物理機(jī)制

3、。借助等效介質(zhì)理論和法布里珀羅共振理論定性及定量的解釋了在優(yōu)化設(shè)計(jì)單層亞波長(zhǎng)金屬光柵時(shí)，金屬材料、光柵占空比、光柵高度及光柵面型對(duì)偏振性能的影響機(jī)理。
　　其次對(duì)加工亞波長(zhǎng)光柵的紫外熱納米壓印工藝進(jìn)行研究。提出了一種制作垂直/傾斜納米陣列結(jié)構(gòu)的納米壓印工藝。通過(guò)調(diào)整紫外熱納米壓印工藝中的曝光時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)壓印膠機(jī)械強(qiáng)度，脫模后能得到穩(wěn)定的垂直或傾斜納米陣列結(jié)構(gòu)，通過(guò)后續(xù)補(bǔ)充曝光的措施使得壓印膠充分固化、不發(fā)生再次變形。研究了垂直熱蒸鍍

4、工藝并利用垂直光柵結(jié)構(gòu)研究了雙層金屬光柵的制作工藝。
　　利用納米壓印工藝將六個(gè)不同方向的雙層金屬光柵偏振器集成制作在同一聚碳酸酯基底上，搭建了基于多方向雙層金屬光柵偏振濾光片的偏振導(dǎo)航傳感器樣機(jī)。對(duì)偏振光導(dǎo)航傳感器的初步集成進(jìn)行了研究并測(cè)試了傳感器樣機(jī)的測(cè)角精度，測(cè)試的原始誤差在±1°以?xún)?nèi)，經(jīng)補(bǔ)償后得到了±0.2°以?xún)?nèi)的測(cè)角誤差。
　　最后研究了多方向金屬納米光柵偏振器陣列與光電探測(cè)器的集成工藝?；诩{米壓印工藝和熱蒸鍍工