實驗名稱：基于微環諧振器的傳感器制備及傳感特性

測試目的：以第仿真優化后器件結構與參數為基礎，研究合理的加工順序和加工參數，對基于電光聚合物和硅基微環諧振器的電場傳感器進行微加工制備，并搭建直流電場傳感試驗平臺，通過試驗測試分析直流電場傳感器的傳感特性。

測試設備：高壓放大器、任意函數發生器、傳感器、光譜儀、偏振控制器等。

實驗過程：

圖1：測試系統結構示意圖

搭建了如圖1所示的傳感試驗平臺。該試驗平臺根據設備的性質，可以分為光路部分和電路部分。首先是光路部分，將C波段寬帶光源（中心波長為1535nm-1560nm）作為光源，通過單模光纖與偏振控制器相連，經過偏振控制器后的基模偏振態光通過錐形單模透鏡光纖垂直耦合進入芯片的輸入端，并通過直波導耦合進入環形波導中產生諧振，隨后直波導的輸出端再通過錐形單模透鏡光纖耦合出去，并與光譜分析儀相連，以顯示和存儲芯片的輸出光信號。另一板塊是電路部分，為了輸出用于制造強電場的高電壓，采用高壓放大器對任意函數發生器的低壓信號進行放大。

圖2：傳感器輸出響應譜線隨電場幅值的變化情況

使用任意函數發生器產生直流信號，經過高壓放大器放大后施加在平板電極上，產生均勻直流電場，分別施加不同的直流電場，通過光譜分儀記錄傳感器的輸出光信號。電場傳感器在不同直流電場下的透射光譜如圖2所示。

實驗結果：

測試結果表明，基于10μm半徑的微環傳感器輸出光譜的自由光譜寬度為8.16nm，品質因子是6276，消光比為8.05dB。然而根據3.2.1小節中的仿真研究結果可知，微環諧振器半徑為10μm時，理想中的自由光譜寬度為9nm，品質因子是9200，與實際試驗獲得的數據相差較大，導致這結果的原因可能是電光聚合物薄膜上包層影響了光波傳輸，導致傳播損耗增大，其次波導的微加工制備工藝的技術問題也會影響波導傳輸。

進一步，從圖2中可以看出，當電場振幅變化時，傳感器諧振波向長波長方向顯著漂移。這可以解釋為在電場作用下，電光聚合物的折射率變大，導致波導有效折射率變大，微環諧振波長發生右移。在相同的恒溫恒濕實驗環境下，對沒有電光聚合物上包層的微環諧振器進行了測驗，當改變所施電場幅值時，沒有觀察到輸出諧振波長有漂移，因此其該變量僅與電光聚合物有關。

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審核編輯 黃宇