新型声表面波湿度传感器

为解决目前常用电容式湿度传感器存在的误差较大和一致性较差的问题,提出了采用常压化学气相淀积(APCVD)法制备的多孔SiO2膜作为吸湿材料的乐甫波声表面波(SAW)传感器感知湿度。基片采用42.75°旋转Y轴切割石英材料,乐甫波传播方向为[0°,132.75°,90°],SiO2湿敏膜厚度为0.5μm。实验结果表明:此湿度传感器灵敏度约为62 kHz/RH%,在相对湿度为50%时,最大湿滞约3%。测得的湿敏特性和迟滞特性表明,乐甫波声表面波湿度传感器线性度较好,实验证实该湿度传感器具有很好的应用前景。     

涂覆聚合物膜的Love波传播特性

该文计算了涂覆聚合物膜的 Love 波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love 波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右器件的工作频率和插入损耗分别随膜厚的变化,算出 Love 波波速和 PVA 相对膜厚的关系,当PVA膜厚度从0增大到波长的5%时,Love波速度由约4 992 m/s降低到4 840 m/s,和理论计算结果一致。     

涂覆聚合物膜的Love波传播特性

该文计算了涂覆聚合物膜的Love波传感器波速和波导层相对膜厚的关系,并进行了实验验证。Love波器件以ST-90°X石英晶体为基片,在基片表面镀一层不同膜厚的聚乙烯醇(PVA)膜作为波导层兼吸湿层。采用网络分析仪测量了相对湿度35%左右器件的工作频率和插入损耗分别随膜厚的变化,算出Love波波速和PVA相对膜厚的关系,当PVA膜厚度从0增大到波长的5%时,Love波速度由约4 992m/s降低到4 840m/s,和理论计算结果一致。     

36°YX-LiTaO_3/SiO_2结构Love波气体传感器研究

该文研究了一种覆盖六氟-2-羟基异丙基聚硅氧烷(SXFA)敏感膜,并针对有机磷化学物检测的新型Love波传感器,采用36°YX-LiTaO3与SiO2分别作为Love波延迟线器件的压电基底与波导层材料。将所研制的Love波器件作为差分振荡器的频率控制单元,结合SXFA敏感膜,开展了针对甲基磷酸二甲(DMMP)的气体传感实验,分析了不同波导层膜厚对Love波传感器气体响应的影响,并与传统瑞利型声表面波模式的气体传感器性能进行了对比,实验结果显示,Love波模式传感器表现出高灵敏度特性。     

乐甫波传播特性研究

以部分波理论为基础建立了乐甫波的理论模型,并引入表面有效介电常数方法对乐甫波进行仿真分析.仿真得到的表面有效介电常数、传播模态、频散特性、机电耦合系数等曲线表明了乐甫波的传播特性.当薄膜厚度d和声波波长λ的比值d/λ相对较小时,乐甫波只有一种基本模态;随着d/λ的增大,高阶模态越来越多,且各高阶模态都有一个d/λ的最低截止值;乐甫波所有模态的传播速度均随着d/λ的增大而减小,且都在压电基片的表面波速度和薄膜介质的体切变波速度之间;乐甫波所有模态的机电耦合系数都是先随d/λ的增大而增大,达到某个最大值后,再随着d/λ的增大而减小并最终趋近于零.     

SAW滤波器大器晚成

声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器(IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜,把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别作输入换能器和输出换能器。     

SAW滤波器的市场及发展

声表面波 SAW ( Surface AcousticWave)是在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减小的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器 ( IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺 ,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜 ,把设计好的两个 IDT的掩膜图案 ,利用光刻方法沉积在基片表面 ,分别作输入换能器和输出换能器。其工作原理是 :输入换能器将电信号变成声信号 ,沿晶体表面传播 ;输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。SAW滤波器的主要特点是 …     

SAW滤波器的市场前景及发展趋势

声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器(IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜,再把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别用作输入换能器和输出换能器。其工作原理是:输入换能器将电信号变成声信号,沿晶体表面传播,输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。     

乐甫波器件温度特性实验研究

研究了基于ST-90°X石英基片和SU-8波导层的乐甫波器件的温度特性。采用电极宽度控制单向单相(EWC/SPUDT)结构和铝电极,设计制作了具有单一模式控制功能和低插入损耗的150 MHz剪切型声表面波(SH-SAW)延迟线器件,并在其表面涂覆不同膜厚的SU-8声波导层构成系列乐甫波器件。由于SU-8波导层与石英基片温度系数的相反极性特性,SU-8膜厚直接影响到了乐甫波器件的温度特性。实验发现,覆盖不同膜厚的SU-8的乐甫波器件的中心频率随温度呈非线性变化,且在60~80℃内,SU-8膜厚为0.95μm时,其频率温度系数约为0.830×10-6/℃。     

国外声表面波器件的研究动向

本文主要报道国外声表面波(SAW)器件的研究动向。重点叙述采用单相单向换能器(SPUDT)的低损耗滤波器,利用具有较高固有传播速度的西沙瓦波或表面横向切变波等其他表面波模式的微波SAW器件,以及在GaAs压电基片上制作片式超小型振荡器。并介绍了改进SAW电路部件和传播特性的近期进展。     

W 波段全带宽TE10-TE20模式转换器的研制

新一代W波段慢波结构行波管对波导TE10-TEn0 模式转换器的低损耗、宽带、转换效率等高性能方面提出了要求。 文中重点研究一款全W波段波导模式转换器的设计,实现E 面TE10 输入到H 面TE20 输出的模式转换,并结合高效率转换 结构,给出实际性能验证。首先,分析了波导TEn0 模分布特点,提出E 面功分结构、集成扭波导结构及H 面反相合成等单元 结构;其次,给出TE10-TE20 模式转换整体方案设计与电路优化;最后,结合H 面异相功分结构集成,基于计算机数控技术,实 现该W波段模式转换模块的制备,并完成三端口性能测试。实测结果表明,W 波段全带宽内(75 GHz~110 GHz),该TE10-TE20 模式转换模块输出端口功率分配比为-3.2 dB±0.2 dB,相位差为180°±2°,输入端口回波损耗优于-20 dB,且实测性能 均与仿真结果高度一致,验证了W波段宽带TE10-TE20模式转换器的高效率、低损耗、可行性及鲁棒性。     

基于SPP的1550纳米光波导的超长传输特性

采用严格电磁理论研究了介质-金属-介质型光波导激发表面等离子激元(SPPs)的电磁特性,对比分析了SPP波在SiO2/Ag/SiO2和Si/Ag/Si光波导的传输距离。研究表明,对于1550nm光通信波长入射光及10nm厚的金属银膜层,SiO2/Ag/SiO2光波导中非对称SPP的传输距离可达40cm,明显高于对称SPP波的传输距离,也显著高于非对称SPP波在Si/Ag/Si波导中的传输距离,具有超长传输距离;随着金属层厚度的增加SPP波的传输距离明显减小,当银层厚度超过50nm后,非对称的SPP在SiO2/Ag/SiO2及Si/Ag/Si波导中的传输距离趋于一致,约为200nm;此时银层厚度变化对SPP波传输距离的影响明显减弱。     

Concentration sensor with multilayer thin film-coupled surface plasmon resonance

A concentration sensor based on silver (Ag)/silica (SiO2)/zirconium anhydride (ZrO2) multilayer structure is proposed. Two dominant dips can be observed in the reflection spectrum, which correspond to different sensing methods. Firstly, it is demonstrated that the coupling between the surface plasmon polariton (SPP) mode and a planar waveguide mode (WGM) leads to the Fano resonance (FR). The induced bonding hybridized modes have ultra-narrow full wave at half maximum (FWHM) as well as ultra-high quality factors (Q). We can achieve a theoretical value of the refractive index sensitivity 167 times higher than conventional surface plasmon resonance (SPR) sensors with a single metal layer. Secondly, the waveguide coupling mode was examined by measuring angular spectra. A deep and sharp waveguide coupling dip was obtained. The experimental results show that with an increase in the concentration of the fill dielectric material in the surface of the system, the resonance dip exhibits a remarkable red shift, and the measured angular sensitivity is 98.04°/RIU.     

Millimeter Wave Antenna with Scanning Beam

The results of theoretical analysis and experimental investigation of the millimeter waves antenna with scanning beam are presented. The operation concept of the antenna is based on the effect of transformation of the surface waves of dielectric waveguide in the volume waves. The smooth space scanning of beam has been made by means of change of wave propagation constant inside of the dielectric waveguide. All experiments were made in the four-millimeter wave range. The angle of scanning was Θ=35° and width of directional diagram was 2° in the scanning plane. The lens and the mirror antennas were designed.     

MDM光波导激发高阶SPP模的传输特性

研究了金属-介质-金属(MDM)型表面等离子体激元(SPP)光波导的电磁特性。理论计算结果表明,对于633nm的TM偏振入射光,当介质膜层厚度小于85nm时,波导中只能激发产生一阶SPP模(基模),其余高阶模全部截止。随着介质膜厚度增加,高阶SPP模逐渐被激发产生。当介质膜层厚度较小时,SPP模的有效折射率的实部随阶数的增加而减小,而虚部则随阶数的增加而增加,SPP基模具有最大传输距离。然而,当MDM波导中的介质层厚度超过0.555μm时,由于三阶SPP模的电磁场主要集中在离金属层相对较远的介质层中,其有效折射率的虚部具有最小值,具有最大的传输距离,而非基模。当入射光波长为633nm介质层厚度为0.9μm时,Ag/SiO2/Ag光波导中三阶SPP模的传输距离达到约150μm。     

激光直写技术制备SiO2-TiO2条形光波导工艺研究

为了研究激光直写技术在光波导制备中的应用,采用波长为1.07μm的连续光纤激光器制备了硅基SiO2-TiO2条形光波导。探讨了激光直写技术制备条形光波导的原理,研究了激光参数对条形光波导宽度的影响,最后测试了光波导的通光模场以及光传输损耗。结果表明,条形光波导的宽度随着激光功率密度的增加而增大。当激光扫描速率在0.1mm/s~1mm/s范围内变化时,条形光波导的宽度随着激光扫描速率的增加而降低;高于1mm/s时对波导宽度无明显影响。在优化的工艺参数下,激光直写得到的条形波导的厚度约为0.4μm,宽度为120μm,整条波导非常均匀、准直性很好,对于1550nm波长的光呈多模传输,最小传输损耗为1.7dB/cm。     

The photovoltage signals of bacteriorhodopsin in Langmuir–Blodgett films with different molecular orientations

The photoresponse of bacteriorhodopsin (bR) has been studied in Langmuir–Blodgett (LB) films bR was deposited by vertical dipping as x- or z-type monolayers and as z-type multi layers between stearic acid LB films. The electrodes used were a transparent vacuum-deposited ITO on a quartz substrate and an InGa metal alloy. The signals were observed from samples containing a single bR layer or five bR layers both at room humidity and in water-saturated conditions. The photoelectric signals of x- and z-type monolayers had opposite polarities and both had two exponential kinetics on a microsecond time scale with time constants of about 10 and 70 μs. The amplitude of the fast negative component of the signal of a bR monolayer was 0.4 mV, in the opposite direction to that in which protons were pumped. The amplitude due to five layers was five times as high as that due to a monolayer. The ratio between the amplitudes of the fast negative component and the slow positive part of the signal, in the proton-pumping direction, was 1:3. The photoresponse signal saturated with a light intensity of about 1.7 mJ cm^?2, which is equivalent to a photon density of 0.5 Å^?2. The activation energy of the bR photovoltage was 75 ± 5 kJ mol^?1 in the temperature range between 17 and 35°C.