具有倾斜下电极的扭臂驱动结构的设计与制作

分析了扭臂驱动结构的上电极端部位移与外加电压之间的关系,提出了一种具有倾斜下电极的驱动结构,并通过倾斜一定角度的(111)硅片的各向异性腐蚀制作了倾斜下电极.理论分析和实验结果表明,倾斜下电极的pull-in电压几乎比平面下电极的pull-in电压降低一半.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列,主要包括上下电极的制作.利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及(110)硅的结晶学特点,在(110)硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列,考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀,对开关结构进行了调整.在偏一定角度的(111)硅片上制作了倾斜的下电极.整个开关制作工艺简单,成本低.开关寿命大于1000万次,开关时间小于10ms.     

微反射镜和光纤自对准V型槽的制作

用纯KOH水溶液和KOH +IPA混合水溶液在 ( 1 0 0 )硅片上沿 <1 0 0 >方向上腐蚀所暴露的平面是不同的。纯KOH水溶液中总是能暴露与衬底垂直的 {1 0 0 }面 ,在KOH +IPA溶液中 ,随着KOH的浓度不同将暴露 {1 1 0 }和 {1 0 0 }面。使用KOH浓度为 50 %的KOH +IPA溶液 ,在 ( 1 0 0 )硅片上一次掩模制作微反射镜和光纤自对准V型槽 ,微镜的表面粗糙度低于 1 0nm。     

阵列光开关驱动结构制作工艺的研究

采用KOH溶液湿法腐蚀制作阵列光开关的微反射镜上电极.腐蚀表面的不平整影响了光开关的驱动扭臂结构的制作.采用合理配比的HF,HNO3和CH3COOH腐蚀剂对制作的微反射镜阵列硅片进行抛光处理,抛光后微反射镜表面和腐蚀的(110)面均有较大的改善,并且抛光不影响器件的结构,最后制作出了均匀一致的光开关阵列扭臂驱动结构.     

KOH溶液中(11O)硅片腐蚀特性的研究

研究了在KOH溶液中(110)硅片的腐蚀特性,在保证(110)面的平整和{111}面的光滑的腐蚀实验条件下,利用(110)面和{111}面腐蚀选择比大,采用湿法腐蚀技术可以制作高深宽比结构的方式,在(110)硅片上设计制作出光开关用微反射镜.在腐蚀过程中光开关悬臂的凸角处产生了削角现象,利用表面硅原子悬挂键的分布特征对产生削角的原因作了合理解释,这为以后研究凸角补偿提供了理论依据.     

8×8 MEMS光开关阵列的制作

采用MEMS技术制作了静电驱动的扭臂结构8×8光开关阵列，主要包括上下电极的制作. 利用硅在KOH溶液中各向异性腐蚀特性及（110）硅的结晶学特点，在（110）硅片上制作出8×8光开关微反射镜上电极阵列，考虑到在腐蚀时微反射镜有很大的侧蚀，对开关结构进行了调整. 在偏一定角度的（111）硅片上制作了倾斜的下电极. 整个开关制作工艺简单，成本低. 开关寿命大于1000万次，开关时间小于10ms.     

(110)硅基MEMS光开关光纤定位槽的设计

利用KOH溶液腐蚀在(110)硅片上制作2×2 MEMS光开关,微反射镜表面光滑且垂直度较好,其质量高于用同样方法在(100)硅片上制作的反射镜,但是却存在自对准V型槽难以实现的问题。依据(110)硅片的结晶学特点,设计并制作了夹角为38.94°的两个光纤定位槽:一个为U型槽,两侧面均为{111}面;另一个是呈锯齿状的光纤槽,它是由腐蚀出的平行四边形蚀坑串组成。介绍了锯齿状沟槽的实现原理,对平行四边形蚀坑尺寸进行了分析设计,并采用菱形凸角补偿结构实现凸角补偿。这两种光纤定位槽结构都能够很好地固定光纤,并实现了光纤的自对准,且制作方法简单。     

光子射频移相器研究与进展

光子射频移相器是光控相控阵的关键器件,近几年引起了广泛的关注.介绍了基于光实时延迟线、基于外差混频技术和基于矢量和技术的光子射频移相器,对其工作原理和技术特点作了分析.集成光学技术的发展将推动光子射频移相器向集成化、微型化的方向发展.     

静电驱动光开关的结构设计与驱动电压分析

对静电驱动光开关的驱动结构进行了研究分析,对比分析了采用平面下电极和倾斜下电极两种驱动结构光开关的驱动电压。采用倾斜下电极光开关的pull-in电压较低,在此基础之上,提出了一种双倾斜电极三明治驱动结构光开关。在微反射镜偏移相同距离时,该种驱动结构光开关的pull-in电压更低,从而能够更进一步地提高光开关的性能。     

FTIR光谱的海水入侵区水-岩(土)间氟迁移机理分析

滨海地区饮水型氟中毒和海水入侵十分普遍。海水入侵引起地下水性质的改变对岩（土）氟迁移具有潜在影响，但尚未有直接模拟实验证实，其氟迁移机理也不明确。用淡水和海（卤）水混合及配制溶液模拟海水入侵过程，对含水砂层沉积物进行静态水-岩（土）氟迁移模拟实验，对比分析沉积物FTIR特征，探讨海水入侵对岩（土）氟迁移影响规律及机理。结果表明，含水砂层沉积物氟迁移量大小顺序为：海水＞1∶1淡海＞淡水；卤水＞1∶1淡卤＞淡水，随海（卤）水混入程度增加，含水砂层沉积物岩（土）氟迁移能力增强。氟迁移能力随NaCl和NaHCO₃浓度增加而增加，随CaCl₂浓度增加而降低。对含水砂层沉积物傅里叶红外吸收光谱（FTIR）分析表明，随NaCl和NaHCO₃浓度增加，NaCl溶液中沉积物Si-O-Si键伸缩振动峰强度明显增强，氟磷灰石弯曲振动峰减弱，O-H键特征峰变化不明显，而NaHCO₃溶液中沉积物羟基磷灰石弯曲振动峰和Si-O-Si键伸缩振动峰强度变化不明显，O-H键特征峰强度变化明显，表明NaHCO₃溶液主要通过OH-与F-离子交换，而NaCl溶液是通过Si-O-Si键中Si-O置换来影响岩（土）氟迁移。随CaCl₂浓度增加，Si-O-Si键伸缩振动峰强度明显减弱，氟磷灰石弯曲振动峰强度增强，表明Ca2+强烈地抑制岩（土）氟析出。同时，随NaCl和NaHCO₃浓度增加和CaCl₂浓度减少，Si-F特征峰强度减弱，Si-O-Si键弯曲振动峰向低波数偏移。由于大气CO₂混入，1 mol·L-1 CaCl₂作用沉积物出现1 460和1 420 cm-1碳酸根特征峰。由于碳酸根沉积作用，1 mol·L-1的NaHCO₃作用的沉积物在1 460 cm-1处峰强度增强，且在875 cm-1出现新峰，但是在淡海卤水和NaCl溶液作用的沉积物中无碳酸根特征峰，表明含水砂层中无萤石（CaF₂）溶解作用。海水入侵引起的偏碱性、高钠低钙的环境促进岩（土）氟迁移释放，是滨海地区高氟地下水重要动力。