可用于諧振式陀螺的厘米級高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試系統(tǒng),完成耦合實(shí)驗(yàn),測試結(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