基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器

• 作者: 许高斌 花翔 王亚洲 马渊明 陈兴
• 来源期刊: 真空科学与技术学报
• 关键词: Fabry-Perot腔 加速度传感器 波长调谐 MEMS 反射镜
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 500-505
• 页数: 6页
• 分类号: TP212
• 语种: 中文
• DOI: 10.13922/j.cnki.cjvst.202005030

摘要

设计了一种基于Fabry-Perot腔的高精度MEMS加速度传感器,采用动态波长调谐原理.加速度传感单元由二氧化硅支撑梁与中心质量块组成,在质量块底部与衬底层硅基凹槽内,利用薄膜沉积技术制备分布式布拉格反射镜(DBR)构成F-P光学微腔.设计了新型折叠支撑梁和维持器件可靠性的限位块结构.研究给出质量块位移引起腔长变化,导致透射波长偏移的关系,结合S型支撑梁挠曲度与系统加速度的关系,得到加速度与透射波长的函数,其线性度大于99.99％.通过有限元仿真软件对结构参数进行设计与优化,由仿真结果得出设计的加速度传感器工作频率为510 Hz,测量范围为±5 g,得到加速度-波长灵敏度为54.8 nm/g,最高分辨率可达1 mg设计可应用于自主导航、重力测量与资源勘探等.