一种三维Mach-Zehnder型抗共振反射光波压力传感器

为了缩短传感器尺寸,提高耦合效率,提出了一种三维Mach-Zehnder型抗共振反射光波(ARROW)压力传感器.该传感器为一个金属分割的层叠ARROW结构以及两个3 dB垂直耦合器组成的Mach-Zehnder干涉仪.利用有限元方法(FEM)研究、分析了硅弹性膜片应力分布,确定传感器的结构设计参数.使用BPM分析由光弹性效应引起输出变化及其与压力之间的关系.结果表明,该传感器可通过调整垂直耦合器的长度来调节耦合效率,无需弯曲波导,可降低器件尺寸,实现压力检测.     

不同对准误差下的小孔衍射波面误差分析

点衍射干涉仪中小孔对准误差是影响衍射参考波面质量最主要的误差源。基于瑞利索末菲矢量衍射理论,建立了非傍轴高斯光束经小孔衍射的严格数学描述,对不同对准误差下的小孔衍射波面误差进行了分析,在分析中特别考虑了会聚光斑大小的影响。研究表明:小孔对准误差的引入使得衍射波面偏差迅速增大,且衍射波面偏差随对准误差的增大呈线性增长;相同对准误差下,衍射波面偏差随会聚光斑半径的增大而减小,要获得同等衍射波面偏差,允许的对准误差随会聚光斑的增大呈近同倍数增长。给出了0.5~3μm小孔在不同会聚光斑直径和小孔对准误差下的衍射波面误差分布数据,研究结果可为点衍射干涉仪中会聚透镜的选取、小孔对准精度要求的确定以及小孔衍射波面误差的估计提供重要参考数据。     

纳米压入法测量中初始接触点判断问题研究

对于纳米压入法,在加载过程中,压头尖与试样表面的初始接触点必须判断准确,初始接触点判断的精度将对测量结果产生很大的影响.本文利用西安交通大学精密工程研究所研制的微力微位移测试仪,对初始接触点判断的相关问题进行了深入研究.在压头尖与试样表面接触前,由电容测微仪测得的位移值是加载装置空载下的输出值;而当压头尖与试样表面接触后,压头与试样之间将产生作用力,使电容测微仪的测量值偏离加载装置空载下的输出曲线趋势.分别用一直线和一多项式曲线对压头无载荷和有载荷作用时测得的电压位移曲线进行拟合,拟合直线和曲线的交点即可作为初始接触点.大量的实验表明,运用上述方法可使初始接触点的判断精度在±10nm.     

一种MEMS热微执行器的设计与制作

介绍了基于热膨胀效应的V型梁MEMS微执行器并联阵列结构,并对其进行结构设计、仿真和制作;为确定微执行器的结构参数同其位移和驱动力的关系,对V型悬臂梁进行了理论分析;为提高位移和驱动力,运用ANSYS对微执行器进行有限元分析,优化结构参数;根据模拟结果,采用SOI硅片和微细加工DRIE技术制作了这种V型梁微执行器并联阵列。     

微型涡轮和微型齿轮泵的研制

微型机械制造和装配是微型机械发展的关键。本文介绍了微型涡轮和微型齿轮泵的原理与特点，并通过对微型涡轮和微型齿轮泵的研制，对微型机械的制造及装配工艺、微构件的机械强度等方面进行了有益的探索，同时也说明了二者的应用前景     

闪耀光栅制备工艺与结构保真性研究

针对气体检测中分光应用的闪耀光栅,该文在硅片上制备聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)薄膜,采用热压印及后续工艺制备了硅基的聚甲基丙烯酸甲脂闪耀光栅,通过实验分析研究了复制闪耀光栅的保真特性。研究表明,通过聚甲基丙烯酸甲脂制备、热压印及后续工艺可得到具有高保真性的微闪耀光栅,而这种方法所获得的闪耀光栅与传统方法加工的闪耀光栅相比,在效率、成本方面均具有较明显的优势。     

ZnO纳米线薄膜的合成参数、表面形貌和接触角关系研究

水浴法合成ZnO纳米线薄膜的工艺参数直接影响其表面形貌, 并使其接触角及润湿性能发生变化. 本文仿真分析了轮廓算数平均偏差、偏斜度、峭度、相关长度等特征参数对随机粗糙表面特性的影响规律; 改变生长时间、种子层溶液和生长液的浓度, 批量制备了表面形貌不同的ZnO纳米线薄膜; 提出了取样长度的确定方法, 并基于扫描电镜图像和Matlab图像处理算子对ZnO纳米线薄膜表面形貌的特征参数进行了提取; 将表面形貌高度和水平方向的特征参数引入Wenzel模型, 分析了合成参数、表面形貌特征参数与接触角的影响关系. 结果表明, 合成参数变化时, 选择取样长度5.0 μm为宜; 生长液浓度大于0.125 mol/L时, ZnO纳米线之间发生重结晶, 并呈现疏水性; 改变种子层溶液浓度和生长时间, 均得到超亲水表面. 上述结论可用于不同氧化酶、细胞等在ZnO纳米线薄膜上的有效吸附及相应传感器测试性能的进一步提高. 关键词： ZnO纳米线 水浴合成 表面形貌 接触角     

微纳加工技术在超微电极制备中的应用

从电极材料、绝缘材料、薄膜的图形化等方面,评述了微纳加工技术在单超微电极和超微电极阵列制备中的应用。在单超微电极的制备中,随着微纳加工技术的引入,可以实现具有规则几何形状和微小电极尖端的单超微电极的重复性制备。     

Application of Golay codes to distributed optical fiber sensor for long-distance oil pipeline leakage and external damage detection

A new distributed optical fiber sensor system for long-distance oil pipeline leakage and external damage detection is presented. A smart and sensitive optical fiber cable is buried beneath the soil running along the oil pipeline, which is sensitive to soakage of oil products and mechanical deformation and vibration caused by leaking, tampering, and mechanical impacting. The region of additional attenuation can be located based on the optical time domain reflectometry (OTDR), and the types of external disturbances can be identified according to the characteristics of transmitted optical power. The Golay codes are utilized to improve the range-resolution performance of the OTDR sub-system and offer a method to characterize the transmitted optical power in a wide range of frequency spectrum. Theoretic analysis and simulation experiment have shown that the application of Golay codes can overcome the shortcomings of the prototype based on the conventional single-pulse OTDR.     

多光刀三维轮廓快速测量方法研究

提出了一种三维自由曲面多光刀快速测量方案,阐述了此方法的测量原理,讨论了多光刀阵列的实现方法,分析了影响其测试精度的主要因素.提出了采用虚拟网格标定法对各光刀分别进行标定,以及运用光刀编码的方法实现对复杂自由曲面测量的方法,结果表明:该方法是一种快速有效的三维轮廓测量方法.