二氧化硅型可見光波段刻蝕衍射光柵的研究.pdf

1、自然界各種物質(zhì)都具有特定的發(fā)射和反射“光譜”特征，根據(jù)不同物質(zhì)的光譜特征，就可以對目標物進行探測和分類。而光譜儀正是一種利用色散、衍射、干涉等光學原理，將待測的目標復色光按照頻率高低分離為相應光譜的裝置，可對被檢測光的光譜組成進行精確測定，從而實現(xiàn)對目標物的光譜分析。如今，無損可靠的光譜分析已成為檢測物質(zhì)成分、含量和結構的強有力工具，廣泛應用于生物醫(yī)學、大氣環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、食品安全檢測、空間探測、材料研發(fā)、質(zhì)量檢測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等眾

2、多領域。不同于現(xiàn)有實驗室大型貴重的光譜分析設備，微型片上光譜儀能更好地滿足現(xiàn)場實時快速檢測的要求，實現(xiàn)樣品分析的便攜化、高效化和低成本化，因而具有廣闊的市場及應用前景。針對可見光波段(400 nm～700 nm)光譜分析的需求，本論文將主要研究基于二氧化硅材料平臺的可見光波段刻蝕衍射光柵（EDG，Etched Diffraction Grating）器件。
　　本文首先介紹了刻蝕衍射光柵的基本原理和重要參數(shù)，對用于設計刻蝕衍射光柵

3、結構的一點法、兩點法和三點法進行了詳細的說明與比較，給出了刻蝕衍射光柵的數(shù)值仿真方法。
　　接著，針對可見光光譜分析的需求，設計了基于二氧化硅材料平臺的刻蝕衍射光柵。詳細地分析了在小衍射級次(m=1)和大光譜范圍(400nm～700nm)情況下，常規(guī)設計所出現(xiàn)的問題:非常小的光柵齒銜接面與較差的損耗均勻性。對此，分別提出了相應的優(yōu)化思路和改善方案。通過改變中心輸出波導位置和旋轉光柵齒面角度，提高了大光譜范圍下的損耗均勻性。此外，針