可用于諧振式陀螺的厘米級(jí)高Q值平面微腔的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、集成化的微型光波導(dǎo)諧振式陀螺是基于諧振式陀螺原理、利用微機(jī)電系統(tǒng)工藝制作出的小體積、可批量化的芯片級(jí)光學(xué)陀螺,它不僅可以大大減小器件體積和重量,還能充分減小器件的熱效應(yīng),是陀螺發(fā)展的一個(gè)重要方向。作為諧振式陀螺和核心敏感單元,諧振腔的選擇一直是陀螺研究的重點(diǎn),但傳統(tǒng)的光纖環(huán)形諧振腔難以實(shí)現(xiàn)芯片級(jí)的集成化生產(chǎn),不能應(yīng)用于集成化微型陀螺,目前常用于集成光波導(dǎo)陀螺的摻雜二氧化硅波導(dǎo)環(huán)形諧振腔和鈮酸鋰波導(dǎo)腔由于Q值不高,導(dǎo)致其用于陀螺的靈敏度不

2、高,針對(duì)這些問題,本文選取以硅基二氧化硅楔形腔作為集成微光學(xué)陀螺的核心敏感單元,并對(duì)其工藝制作方法展開研究。
　　文章通過分析諧振式陀螺原理和由光電探測(cè)器決定的陀螺極限分辨率,得出提高諧振腔的Q值和腔直徑乘積是提高陀螺靈敏度的關(guān)鍵;硅基二氧化硅楔形腔不僅具有極高的Q值潛力,又能利用MEMS工藝進(jìn)行批量化生產(chǎn),而且具備做到較大尺寸的可能,很適合用于集成化微型光波導(dǎo)陀螺。
　　通過大量工藝實(shí)踐的探索,總結(jié)出一套采用濕法腐蝕法制作

3、楔形腔的工藝方案,詳細(xì)介紹了工藝參數(shù)的選定過程和工藝過程中需注意的細(xì)節(jié);分析了許多工藝中遇到的問題,并介紹了產(chǎn)生問題的原因和解決方法。然后基于大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),總結(jié)了腐蝕楔角與所用掩膜層的關(guān)系,得出同種光刻膠厚度越厚腐蝕楔角越大;不同光刻膠邊緣形貌陡直度越高,楔角越大的結(jié)論。
　　為了驗(yàn)證所述工藝的可行性,文章搭建了楔形腔諧振性能測(cè)試系統(tǒng),完成耦合實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果顯示直徑1.5cm的諧振腔Q值達(dá)到2×106,用于陀螺系統(tǒng)中,極限靈敏度可