光学 精密工程
2022, 30(13): 1582
1 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
2 江苏省气象探测与信息处理重点实验室
3 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
以新型的石墨烯材料为压力敏感膜, 设计了一种基于法布里-珀罗干涉的光纤微压传感器。利用薄膜光学理论, 分析了不同层数石墨烯膜的反射率特性。仿真结果表明, 增加层数可以提高石墨烯膜的反射率。根据光传输矩阵的理论, 研究并模拟了法珀腔的几何参数对反射信号的影响。通过分析对比几种大挠度圆膜应变的理论, 建立了石墨烯薄膜的压力敏感特性模型, 并利用ANSYS静态力学非线性对模型的挠度形变特性进行有限元仿真, 验证了模型的准确性, 为设计制作基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器提供了理论基础。
石墨烯膜 微压传感器 法珀干涉 大挠度应变理论 有限元分析 光传输矩阵理论 graphene film micro-pressure sensor Fabry-Perot interference large deflection strain theory finite element analysis optical transmission matrix theory
南京师范大学物理科学与技术学院, 江苏省光电技术重点实验室, 江苏 南京 210023
设计并研制了一种新型的波纹膜片式光纤法布里-珀罗压力传感器，运用仿真软件对波纹膜片进行膜片参数的优化，完成了波纹膜片式法布里-珀罗压力传感器的结构设计与制备，同时用搭建的微压传感器测试系统对压力传感器进行了测试。实验结果表明，本传感器在0~0.1 MPa的压力范围内，线性度好，重复性好，灵敏度高。
光纤光学 光纤传感器 微压 法布里-珀罗 波纹膜片
南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室, 江苏 南京 210023
设计并研制了一种新型光纤法布里珀罗压力传感器，通过光刻、硅片刻蚀、阳极键合等微机电系统技术制作而成，适合恶劣环境下、狭小空间内的微压环境压力测量。详细阐述了传感器的结构设计和制作方式。该设计巧妙地利用了光纤法兰盘，保证了光纤端面与敏感膜的平行，从而形成高质量的法布里珀罗干涉腔。该结构也有利于初始腔长的稳定，减小了传感器误差。建立了实验解调系统，对其压力、温度等特性进行了详细的测试。实验结果表明，在0~0.1 MPa的压力范围内，传感器线性度好，重复性高，灵敏度达到了61.6 μm/MPa。
传感器 微压传感 光纤传感器 法布里珀罗 微机电系统技术
西安工业大学 微光电系统研究所,陕西 西安710032
为了获得更好的微压印工艺填充效果,利用有限元方法研究模压工艺的主要参数压印温度、压印力和压印时间对压印效果的影响,并对工艺参数进行优化;对压印过程中不同的模具结构的应力分布进行了研究。仿真结果表明,工艺参数优化为480℃,30N,1800s后,模具的填充率达到97.2%;对不同的模具结构,有相同的应力分布区域,在模具拐角处会有应力的高度集中,与模具接触区域的应力相对较高,模具腔体区应力最低。
硫系玻璃 微压印 填充率 应力松弛 chalcogenide glass micro-molding filling rate stress relaxation
西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
为提高微压印中抗蚀剂的复型精度，利用POLYFLOW，基于流固耦合方法对常温压印过程中抗蚀剂的流动进行了有限元模拟，系统地分析了抗蚀剂的初始厚度，留膜厚度，模具的深宽比，占空比，模具下压速度等因素对抗蚀剂流动填充的影响规律。搭建了压印的可视化实验平台，通过该平台对不同工艺条件(包括抗蚀剂的初始厚度，留膜厚度以及模具的下压速度)及软模具结构(深宽比，占空比)下抗蚀剂的流动填充过程及其填充形貌进行了实时观测，并与数值计算结果进行比较。结果表明，在不影响填充效率的情况下，采用低速下压(≤1 μm/s)方式，在占空比>0.375，深宽比<2时，填充度可达到90%以上。仿真和实验验证了优化的压印工艺条件和模具结构。另外，本文还引入了增加模板特征高度预留量的概念，可进一步提高复型精度。
常温微压印 填充饱和度 占空比 可视化实验 优化 room-temperature micro-imprinting filling rate mold duty ratio visual experiment optimization
1 清华大学工程力学系,北京,100084
2 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室,北京,100080
本文应用阵列微压痕标记技术完成了薄膜表面微孔洞缺陷邻域变形检测.检测中通过应用纳米压痕和微区域放电技术,制作微标记阵列和微孔洞缺陷,并在数字化显微系统下完成微区域点阵变形检测,进而实现微区域小变形测量.研究了微标记点的信息提取与表征方法,讨论了微标记法在薄膜材料性能检测中的可行性及其检测性能.
薄膜 微区域变形 微压痕 标记法 微缺陷 Thin films Microregion deformation Microindentation mark method Micro defects
