二氧化硅型可見光波段刻蝕衍射光柵的研究.pdf

1、自然界各種物質(zhì)都具有特定的發(fā)射和反射“光譜”特征，根據(jù)不同物質(zhì)的光譜特征，就可以對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行探測(cè)和分類。而光譜儀正是一種利用色散、衍射、干涉等光學(xué)原理，將待測(cè)的目標(biāo)復(fù)色光按照頻率高低分離為相應(yīng)光譜的裝置，可對(duì)被檢測(cè)光的光譜組成進(jìn)行精確測(cè)定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的光譜分析。如今，無損可靠的光譜分析已成為檢測(cè)物質(zhì)成分、含量和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力工具，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、食品安全檢測(cè)、空間探測(cè)、材料研發(fā)、質(zhì)量檢測(cè)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾

2、多領(lǐng)域。不同于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室大型貴重的光譜分析設(shè)備，微型片上光譜儀能更好地滿足現(xiàn)場實(shí)時(shí)快速檢測(cè)的要求，實(shí)現(xiàn)樣品分析的便攜化、高效化和低成本化，因而具有廣闊的市場及應(yīng)用前景。針對(duì)可見光波段(400 nm～700 nm)光譜分析的需求，本論文將主要研究基于二氧化硅材料平臺(tái)的可見光波段刻蝕衍射光柵（EDG，Etched Diffraction Grating）器件。
　　本文首先介紹了刻蝕衍射光柵的基本原理和重要參數(shù)，對(duì)用于設(shè)計(jì)刻蝕衍射光柵

3、結(jié)構(gòu)的一點(diǎn)法、兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法進(jìn)行了詳細(xì)的說明與比較，給出了刻蝕衍射光柵的數(shù)值仿真方法。
　　接著，針對(duì)可見光光譜分析的需求，設(shè)計(jì)了基于二氧化硅材料平臺(tái)的刻蝕衍射光柵。詳細(xì)地分析了在小衍射級(jí)次(m=1)和大光譜范圍(400nm～700nm)情況下，常規(guī)設(shè)計(jì)所出現(xiàn)的問題:非常小的光柵齒銜接面與較差的損耗均勻性。對(duì)此，分別提出了相應(yīng)的優(yōu)化思路和改善方案。通過改變中心輸出波導(dǎo)位置和旋轉(zhuǎn)光柵齒面角度，提高了大光譜范圍下的損耗均勻性。此外，針