论文摘要
高精度、高可靠性、重量轻、小型化是惯性导航系统追求的主要目标。陀螺仪作为捷联惯导系统的重要组成部分，成为各国重点发展的高科技军事和民用技术。微光学陀螺仪(MOG：micro optic gyroscopes)，又称集成光学陀螺仪(integrated optic gyroscopes)是在继机械陀螺(Mechanical gyroscopes)激光陀螺(RLGS：ring laser gyroscopes)和光纤陀螺(FOGS：fiber optic gyroscopes)之后发展的第四代陀螺仪，它以波导取代光纤，将光源分束器、探测器、处理电路包括微加速度计集成在同一片硅片上，从而实现体积更小运转更可靠的目标。集成光学陀螺仪研制中涉及到的关键技术有：低损耗弯曲波导基底的制备，在波导基底层制作封闭曲线(谐振式)或螺旋线(干涉式)，制作波导线条(沟道或脊形)并在不改变面型情况下溅射被覆层，用面耦合技术制成互易波导，利用高效光源偏光技术给予光调制并提取信号，利用光纤陀螺的成熟技术进行信息处理，从而制作出有实用价值的微光学陀螺仪(MOG)。MOG研制中的最关键一项技术是制备低损耗螺线波导并用面耦合技术做成互易结构，本论文主要针对此项技术进行理论分析设计和实验实践。通过理论分析提出低损耗波导设计方案和耦合方案，用微偏移、外侧刻槽、波导透镜等措施减少弯曲损耗。在实验实践中，利用厚胶光刻和反应离子束蚀刻技术实现深宽比1：1的螺线环沟道，对图形线条展宽的影响因素，包括掩模、光刻胶、曝光、显影、温度的影响和刻蚀二次效应的等工艺条件进行讨论分析和实验验证，提出采用多次旋涂、消除芽孢、低温后烘和刻蚀以及光学稳定等措施，使展宽得到有效的改善；并讨论利用反应离子束蚀刻技术制备波导沟道，对严重影响面型粗糙度的草地现象的形成原因和工艺改善进行实验实践，提出进行光学稳定、调节离子入射角和改变刻蚀气体压强组成等减小草地现象的措施，对制备低损耗波导进行有益的探索。文中也对耦合方案、耦合损耗及其改善和系统设计进行分析讨论。讨论不同耦合方案的效率，损耗的特点和回避措施，并给出一种系统设计方案。
论文目录
摘要ABSTRACT目录第一章 绪论§1.1 课题背景§1.2 捷连惯导系统§1.2.1 导航、惯性导航的概念和惯性技术的发展§1.2.2 捷联式惯性导航系统的特点§1.2.3 光电惯性技术及发展§1.3 微光学与微系统技术的发展§1.4 本课题研究内容参考文献第二章 微光学陀螺仪理论基础和波导环设计方案§2.1 微光学陀螺仪理论基础§2.1.1 Sagnac效应§2.1.2 互易性原理§2.2 微光学陀螺仪原理§2.2.1 干涉型微光学陀螺仪原理§2.2.2 谐振型微光学陀螺仪原理§2.3 波导螺线环设计方案§2.3.1 纳米光纤掩埋方案§2.3.2 有机聚合物方案§2.3.3 波导有源增益方案§2.3.4 火焰水解预制棒方案参考文献第三章 低损耗波导的设计§3.1 光波导理论§3.1.1 平面光波导理论§3.1.2 平面矩形光波导理论§3.1.3 单模矩形介质波导的设计§3.1.4 光波导传输损耗§3.2 平面弯曲光波导损耗及其改善§3.2.1 波导弯曲损耗§3.2.2 弯曲波导损耗改善措施§3.2.2.1 微位移对弯曲损耗的改善§3.2.2.2 刻槽法对弯曲损耗的改善§3.2.2.3 波导透镜及其对弯曲损耗的改善§3.3 光波导材料选择及其波导制作§3.3.1 主要光波导材料的特性比较§3.3.2 光纤预制棒技术§3.3.2.1 光纤预制棒制作技术§3.3.2.2 用光纤预制棒制作技术制作波导§3.3.2.3 用光纤预制棒制作波导参考文献第四章 光波导光刻技术与工艺§4.1 引言§4.2 光刻胶§4.2.1 光刻胶的特性§4.2.2 光刻胶感光机理§4.2.3 光刻胶的曝光方式§4.2.4 光刻用的光源§4.3 光刻掩模板制作§4.3.1 掩模设计§4.3.2 掩模制备§4.4 光刻工艺步骤及其相关缺陷§4.4.1 基片处理§4.4.2 旋转涂胶§4.4.3 前烘§4.4.4 对准曝光§4.4.5 曝光后烘§4.4.6 显影定影§4.4.7 坚膜烘焙§4.4.8 图形检查§4.5 光刻对面形的影响及其缺陷改善措施§4.5.1 实验技术条件和结果§4.5.2 实验改善措施参考文献第五章 光波导蚀刻技术与工艺§5.1 引言§5.1.1 蚀刻要求与工艺§5.1.2 反应离子束刻蚀技术§5.2 离子束蚀刻（IBE）工艺§5.2.1 离子溅射效应§5.2.2 反应离子束刻蚀工艺§5.2.3 反应离子束蚀刻速率及其参数控制§5.2.4 离子束蚀刻蚀二氧化硅石英材料和硅材料§5.3 反应离子束刻蚀实验和测试结果§5.3.1 实验技术条件和刻蚀设备§5.3.2 反应离子束刻蚀实验§5.4 反应离子束刻蚀（RIE）的草地现象§5.4.1 蚀刻工艺中形成草地现象的因素§5.4.2 蚀刻草地现象的改善措施改善措施参考文献第六章 光波导耦合技术与陀螺系统设计探讨§6.1 引言§6.2 光波导耦合§6.2.1 波导端面的场分布§6.2.2 光波导耦合损耗和处理方法§6.2.3 光波导耦合结构设计§6.3 光波导耦合方案§6.3.1 棱镜耦合§6.3.2 光栅耦合§6.3.3 45°角反射耦合§6.3.3.1 45°角反射耦合的设计§6.3.3.2 45°角耦合方案极其制备§6.4 微光陀螺仪系统设计探讨参考文献第七章 总结与展望§7.1 总结§7.2 展望参考文献:硕士期间发表论文致谢
相关论文文献
标签：低损耗波导论文; 光刻论文; 曝光论文; 光纤预制棒论文; 反应离子束刻蚀论文;
