實驗名稱：面(mian)向(xiang)角速(su)度傳感應用的硅(gui)基二氧化硅(gui)光波導諧振腔結構參數優化

　　實驗內容：本章提出了一(yi)種雙圈交(jiao)叉光波導諧振腔新型結(jie)構(gou)，該結(jie)構(gou)在有限的(de)(de)芯(xin)片空間(jian)內(nei)通過增加諧振腔的(de)(de)腔長(chang)能夠有效的(de)(de)提升諧振腔的(de)(de)品質因數。

　　測試設備：功(gong)率放大器(qi)、可調諧激光器(qi)、信(xin)號發(fa)生器(qi)、偏振控制器(qi)、光電探測器(qi)與示波器(qi)等。

　　圖1：氧化硅光(guang)波導(dao)諧振腔測試系統

　　實驗過程：

　　圖2：間距4.4μm光波導(dao)諧振腔的諧振譜

　　將(jiang)間距4.4μm的(de)(de)(de)光波(bo)導諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)置于溫(wen)控盒中，調節溫(wen)度(du)使(shi)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)頻(pin)(pin)(pin)率處于激光器中心頻(pin)(pin)(pin)率附近，穩定后(hou)(hou)得(de)到(dao)(dao)如(ru)圖2所示的(de)(de)(de)光波(bo)導諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)譜線。根(gen)據(ju)測得(de)的(de)(de)(de)譜線可計算得(de)到(dao)(dao)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)品質因數、諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)深(shen)度(du)、半(ban)高(gao)(gao)全(quan)寬(kuan)等(deng)參數。圖中三角波(bo)為(wei)(wei)激光器的(de)(de)(de)掃(sao)頻(pin)(pin)(pin)信號(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)率為(wei)(wei)10Hz，由信號(hao)(hao)發生器產生經(jing)過高(gao)(gao)壓(ya)放大(da)器放大(da)后(hou)(hou)幅值為(wei)(wei)59.6V，可以看到(dao)(dao)在三角波(bo)掃(sao)頻(pin)(pin)(pin)信號(hao)(hao)的(de)(de)(de)上升(sheng)沿里(li)出現了光波(bo)導諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)峰。對(dui)該諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)峰進行洛倫(lun)茲擬合得(de)到(dao)(dao)其時(shi)間域上的(de)(de)(de)半(ban)高(gao)(gao)全(quan)寬(kuan)為(wei)(wei)0.0012s，對(dui)應的(de)(de)(de)掃(sao)描電壓(ya)差為(wei)(wei)1.49V。激光器的(de)(de)(de)頻(pin)(pin)(pin)率調制系(xi)數為(wei)(wei)15MHz/V，可以得(de)出諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)半(ban)高(gao)(gao)全(quan)寬(kuan)為(wei)(wei)22.35MHz。品質因數可以根(gen)據(ju)半(ban)高(gao)(gao)全(quan)寬(kuan)得(de)到(dao)(dao)，諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)深(shen)度(du)也可由發生諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)的(de)(de)(de)光強與非(fei)諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)時(shi)的(de)(de)(de)光強比來(lai)得(de)到(dao)(dao)。該光波(bo)導諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)腔(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)品質因數測得(de)為(wei)(wei)8.66×106，諧(xie)(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)深(shen)度(du)為(wei)(wei)99.9%。

　　實驗結果：

　　圖(tu)3：光波導諧(xie)振腔(qiang)仿真結(jie)果與(yu)測試結(jie)果的對比(a)半高全寬(kuan)與(yu)間距(ju)的關系，(b)諧(xie)振深度與(yu)間距(ju)的關系

　　不同(tong)間(jian)(jian)距(ju)的(de)(de)光(guang)波(bo)導(dao)諧(xie)(xie)振腔經過諧(xie)(xie)振譜測(ce)試，其結(jie)(jie)果如圖3所示(shi)。可(ke)以看(kan)出仿真結(jie)(jie)果與實(shi)測(ce)結(jie)(jie)果吻合(he)較(jiao)好(hao)。諧(xie)(xie)振腔的(de)(de)半高全寬(kuan)隨(sui)著間(jian)(jian)距(ju)的(de)(de)增(zeng)加(jia)逐漸(jian)減小，測(ce)試結(jie)(jie)果與仿真值具(ju)(ju)有相同(tong)的(de)(de)趨勢；諧(xie)(xie)振深度隨(sui)著間(jian)(jian)距(ju)的(de)(de)增(zeng)加(jia)先增(zeng)加(jia)后減少，測(ce)試結(jie)(jie)果也是如此。且在間(jian)(jian)距(ju)4.4μm處諧(xie)(xie)振腔處于(yu)臨界耦合(he)狀態，與仿真計算具(ju)(ju)有良好(hao)的(de)(de)一致性。

　　諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)腔的(de)(de)測試結果體現出(chu)前面(mian)所提(ti)出(chu)的(de)(de)諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)腔設計方法的(de)(de)可靠性。這批氧化硅光波導諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)腔品(pin)質(zhi)因數最(zui)高的(de)(de)是間距5.2μm，Q值為1.02×107；諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)深(shen)(shen)度最(zui)高的(de)(de)是間距4.4μm，諧(xie)(xie)(xie)振(zhen)(zhen)深(shen)(shen)度為99.9%，Q值為8.66×106。

　　然而(er)，圖3中(zhong)也顯(xian)示出仿真值與(yu)實(shi)際測(ce)試(shi)(shi)值之間還存在一(yi)定(ding)的(de)誤差(cha)，通過對測(ce)試(shi)(shi)結果的(de)分析，本文認為造成誤差(cha)的(de)愿意可能來自于光波(bo)導實(shi)際傳輸損耗的(de)測(ce)試(shi)(shi)誤差(cha)、加工(gong)工(gong)藝導致(zhi)的(de)間距(ju)誤差(cha)以及激(ji)光器線寬導致(zhi)的(de)諧振譜半高全寬的(de)測(ce)試(shi)(shi)誤差(cha)等因(yin)素。

　　功率放(fang)大器推薦(jian)：ATA-1200C寬(kuan)帶放(fang)大器

　　圖：ATA-1200C寬帶放大器指標參數

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