實(shí)驗(yàn)名稱：面向角速度傳感應(yīng)用的硅基二氧化硅光波導(dǎo)諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本章提出了一種雙圈交叉光波導(dǎo)諧振腔新型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在有限的芯片空間內(nèi)通過(guò)增加諧振腔的腔長(zhǎng)能夠有效的提升諧振腔的品質(zhì)因數(shù)。

測(cè)試設(shè)備：功率放大器、可調(diào)諧激光器、信號(hào)發(fā)生器、偏振控制器、光電探測(cè)器與示波器等。

圖1：氧化硅光波導(dǎo)諧振腔測(cè)試系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖2：間距4.4μm光波導(dǎo)諧振腔的諧振譜

將間距4.4μm的光波導(dǎo)諧振腔置于溫控盒中，調(diào)節(jié)溫度使諧振腔的諧振頻率處于激光器中心頻率附近，穩(wěn)定后得到如圖2所示的光波導(dǎo)諧振腔的諧振譜線。根據(jù)測(cè)得的譜線可計(jì)算得到諧振腔的品質(zhì)因數(shù)、諧振深度、半高全寬等參數(shù)。圖中三角波為激光器的掃頻信號(hào)頻率為10Hz，由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生經(jīng)過(guò)高壓放大器放大后幅值為59.6V，可以看到在三角波掃頻信號(hào)的上升沿里出現(xiàn)了光波導(dǎo)諧振腔的諧振峰。對(duì)該諧振峰進(jìn)行洛倫茲擬合得到其時(shí)間域上的半高全寬為0.0012s，對(duì)應(yīng)的掃描電壓差為1.49V。激光器的頻率調(diào)制系數(shù)為15MHz/V，可以得出諧振腔的半高全寬為22.35MHz。品質(zhì)因數(shù)可以根據(jù)半高全寬得到，諧振深度也可由發(fā)生諧振時(shí)的光強(qiáng)與非諧振時(shí)的光強(qiáng)比來(lái)得到。該光波導(dǎo)諧振腔的品質(zhì)因數(shù)測(cè)得為8.66×106，諧振深度為99.9%。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：光波導(dǎo)諧振腔仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果的對(duì)比(a)半高全寬與間距的關(guān)系，(b)諧振深度與間距的關(guān)系

不同間距的光波導(dǎo)諧振腔經(jīng)過(guò)諧振譜測(cè)試，其結(jié)果如圖3所示。可以看出仿真結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。諧振腔的半高全寬隨著間距的增加逐漸減小，測(cè)試結(jié)果與仿真值具有相同的趨勢(shì)；諧振深度隨著間距的增加先增加后減少，測(cè)試結(jié)果也是如此。且在間距4.4μm處諧振腔處于臨界耦合狀態(tài)，與仿真計(jì)算具有良好的一致性。

諧振腔的測(cè)試結(jié)果體現(xiàn)出前面所提出的諧振腔設(shè)計(jì)方法的可靠性。這批氧化硅光波導(dǎo)諧振腔品質(zhì)因數(shù)最高的是間距5.2μm，Q值為1.02×107；諧振深度最高的是間距4.4μm，諧振深度為99.9%，Q值為8.66×106。

然而，圖3中也顯示出仿真值與實(shí)際測(cè)試值之間還存在一定的誤差，通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析，本文認(rèn)為造成誤差的愿意可能來(lái)自于光波導(dǎo)實(shí)際傳輸損耗的測(cè)試誤差、加工工藝導(dǎo)致的間距誤差以及激光器線寬導(dǎo)致的諧振譜半高全寬的測(cè)試誤差等因素。

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?圖：ATA-1200C寬帶放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇