硅基孔状光子晶体高选择性滤波器设计

通过平面波展开法研究了三角孔状光子晶体晶格的能带结构,并考虑了该过程的辐射损耗.用时域有限差分的方法模拟计算了对应六边形环行腔结构的光谱透射特性,得出优化的晶格周期和占空比.在C波段上,优化的结构达到了98.8%的光学选择比和32.9 nm的半高全宽.用光刻和反应离子刻蚀的方法对样片的加工过程进行了尝试并给出加工参量.搭建相应的系统测试了样片的光谱性能,结果表明:实际样片孔状的样片较之柱状样片更为稳定,而基于环行谐振腔的结构在未来有应用于滤波器、波分复用系统、微陀螺等领域.     

硅基微光学谐振式陀螺瑞利背向散射噪声分析

阐述了硅基微光学陀螺(MORG)结构中瑞利背向散射噪声的产生机理,并创建了硅基微光学陀螺光路的静态与动态理论模型,公式化地描述了硅基二氧化硅谐振腔中的该噪声特性,并通过软件算法仿真综合分析了硅基微光学谐振式陀螺中瑞利背向散射噪声与主信号强度之间的关系,以及其与反向光信号的干涉信号对主信号的影响.分析了瑞利背向散射噪声信号对谐振腔性能的影响,定量分析了此噪声对谐振腔清晰度、陀螺极限灵敏度的影响.提出了抑制系统中该噪声的方案,并搭建实验装置,利用提出的解决方案对系统进行了优化,实验验证了理论分析的结果.     

法拉第磁光效应与电致旋光效应互补特性实验

利用单块钼酸铅(PbMo_O4,PMO)晶体,实验验证了法拉第磁光效应与电致旋光效应的互补特性.该实验的教学意义在于使学生通过实验理解这两个光学效应的共同本质属性,即它们均属于外场致偏振旋光调制.实验装置主要包括两个偏振器、钼酸铅晶体及其调制电压源和电流源;当将相位相反的交流调制电流和电压同时施加于钼酸铅晶体时,实验观测到磁光调制和电致旋光调制具有相互补偿的特性,其补偿电压约为0.541 kV/A.     

用于集成光学陀螺的波导谐振腔设计

给出了一种集成光学陀螺谐振腔的优化设计方案,在保证集成光学陀螺精度的同时更利于微型化。选用传输损耗为0.01dB/cm的硅基二氧化硅材料作基底,谐振腔内损耗仅为0.5dB,保证了谐振腔的高清晰度;采用准单模矩形波导结构,利用弯曲波导对一阶模的有效限制实现了光的基模传输,利于谐振腔的小型化;分析了波导的传输损耗、波导耦合器分光比对谐振腔性能及陀螺极限灵敏度的影响,得出波导耦合器分光比的优化参数,并仿真得到谐振腔的谐振清晰度达到70以上。在激光器线宽为30kHz,探测器响应度0.95A/W,积分时间为10s的条件下,系统的极限灵敏度为1.6°/h。     

谐振式硅基二氧化硅集成光学陀螺的克尔噪声研究

分析了集成光学谐振式陀螺中克尔噪声的产生机理,利用导波光学理论建立了克尔噪声的数学模型,并基于此模型得出了克尔噪声对集成光学陀螺极限灵敏度影响的数学表达.分析了不同光源谱宽下谐振腔腔长与克尔噪声引起陀螺输出偏移之间的关系;针对集成光学陀螺中克尔噪声的主要产生原因-谐振腔中顺、逆时针的光强不均衡,仿真分析了系统中集成光学...     

构成环形谐振腔的光子晶体微镜设计

研究了光子晶体作为陀螺谐振腔空间微镜的应用,基于平面波展开法计算了光子晶体能带结构和带隙分布图,利用时域有限差分方法对三角晶格介质柱结构微反射镜的传输特性进行了研究,讨论介质柱半径和晶格周期对反射率的影响,并给出优化结果和参量.对输入输出镜进行了初步探索设计,初步给出优化结构.基于介质柱光子晶体微镜的环形谐振腔不仅能实...     

Micrograting Displacement Sensor with Integrated Electrostatic Actuation

A high-resolution micro-grating displacement sensor with diffraction-based and integrated electrostatic actuation is proposed and experimentally demonstrated. The Ai reflecting membrane is fabricated at the bottom of a silicon moving part and the Au micro-gratings are patterned on a transparent substrate. This structure forms a phase sensitive diffraction grating, providing the displacement sensitivity of the micro-grating interferometer. It shows sensitivity adjustment and self-calibration capabilities with electrostatic actuation. Additional system components include a coherent light source, photodiodes, and required electronics. Experimental results show that the displacement sensor has a sensitivity of about 1.8 m V /nm and a resolution of less than 1 nm in the linear region. This displacement sensor is very promising in the fields requiring high sensitivity, broad dynamic range, and immunity to electromagnetic interference.     

石英振梁加速度计谐振器的结构设计

石英谐振器的设计是实现高精度石英振梁加速度计的关键。首先对石英晶体的最优切型切角结构进行研究,确定石英晶体的最优切型切角为(xyt)5°。其次,理论分析并通过仿真验证了石英谐振器的结构参数对石英振梁加速度计标度因数的影响,并对石英谐振器的结构参数进行了优化。最后,对石英谐振器进行了模态仿真,并分析了石英谐振器的尺寸制作偏差对标度因数的影响。用有限元分析方法得到了石英谐振器的理想振型,且石英振梁加速度计的标度因数为40 Hz/g。理论及仿真结果表明该石英谐振器可应用于高标度因数石英振梁加速度计中。     

Suppression of backscattering induced noise by the sideband locking technique in a resonant fiber optic gyroscope

Polarization fluctuation induced noise and backscattering-induced noise are the dominant noises in resonant fiber optic gyroscopes. This Letter proposes a new method to suppress the carrier and backscattering induced noise by the sideband locking technique. Besides choosing an optimized modulation depth and different clockwise and counterclockwise modulation frequencies, the sideband is locked to the cavity resonance. With the proper modulation frequency, the carrier frequency component locates at a position far away from the resonant frequency, and then it is suppressed by the cavity itself, which can be taken as a bandpass filter. The amplitude of the carrier frequency can be suppressed by 20–25 d B additionally by the cavity and the total intensity suppression ratio can reach 115.74 d B. The backscattering induced noise can be eliminated for the adoption of different frequencies. The method can realize a stable and high suppression ratio without high requirements for parameter accuracy or device performance.     

光子晶体光纤陀螺的谐振腔设计

提出了一种新颖的基于光子晶体光纤和空间光学元件的光学谐振腔结构,利用MATLAB软件进行了谐振腔谐振特性的计算与分析,并在此基础上完成了谐振腔设计.设计的分析结果表明,当谐振腔输入镜M1和输出镜M2的反射率等于0.99时,谐振清晰度可以达到43.5,谐振腔谐振深度可以达到0.998 7,陀螺极限灵敏度可以达到0.5°/h.