高偏振消光比光學(xué)諧振腔研究.pdf

1、諧振式光學(xué)陀螺(ROG)是通過測量Sagnac效應(yīng)產(chǎn)生的諧振頻率差來檢測旋轉(zhuǎn)角速度的一種新型光學(xué)傳感器，在小型化和集成化上具有明顯優(yōu)勢。光學(xué)諧振腔是其核心敏感元件，要求具有低損耗、高清晰度、以及高偏振消光比特性。在光學(xué)諧振腔中，存在兩個(gè)本征偏振態(tài)。由于環(huán)境因素的影響，兩個(gè)本征偏振態(tài)彼此獨(dú)立運(yùn)動，這樣就在陀螺的輸出中產(chǎn)生噪聲。偏振波動噪聲是ROG中重要的光學(xué)噪聲源之一?；谶@樣的應(yīng)用背景，論文開展了高偏振消光比諧振腔技術(shù)研究。具體來說，本

2、論文的主要工作如下：
　　 基于偏振波動對諧振腔諧振曲線的影響，用諧振深度以及半高全寬的波動來衡量偏振波動噪聲的影響大??；諧振腔中的偏振消光比主要通過改進(jìn)定向耦合器的偏振特性或集成在線起偏器來實(shí)現(xiàn)，論文對比了上述兩種技術(shù)對偏振波動噪聲的抑制作用；分析發(fā)現(xiàn)，耦合器和在線起偏器處的偏振消光比都能起到抑制偏振波動的作用，但是具體效果有所不同。這兩種實(shí)現(xiàn)偏振消光比的技術(shù)可分別用于光纖諧振腔和光波導(dǎo)諧振腔。
　　 針對光纖諧振腔，

3、論文設(shè)計(jì)了基于空芯光子晶體光纖(PBF)的單偏振諧振腔。這種諧振腔利用PBF耦合器中耦合系數(shù)反常現(xiàn)象，在特定的參數(shù)下實(shí)現(xiàn)單偏振耦合；通過計(jì)算PBF中傳輸模場的重疊積分，證明場分布中的反相區(qū)域是導(dǎo)致耦合系數(shù)反常現(xiàn)象的根本原因；利用有限元算法，獲得了實(shí)現(xiàn)單偏振耦合所需的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并計(jì)算了角度對準(zhǔn)誤差對其消光比的影響。當(dāng)PBF耦合器的角度對準(zhǔn)誤差控制在0.9°以內(nèi)時(shí)，其偏振消光比在30 dB以上。
　　 針對光波導(dǎo)諧振腔，利用Brew

4、ster原理和傾斜波導(dǎo)光柵(TWG)技術(shù)，論文設(shè)計(jì)了一種高偏振消光比的光波導(dǎo)諧振腔。將體電流法應(yīng)用于直角坐標(biāo)系，計(jì)算了兩種TWG結(jié)構(gòu)的散射場及消光比特性，其折射率在縱向剖面上分別為正弦型和階躍型分布。分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光柵的傾斜角度為Brewster角，同時(shí)光柵周期滿足相位匹配條件時(shí)，就能夠獲得最大消光比。當(dāng)光柵的折射率變化幅度為0.005時(shí)，正弦型TWG的單位長度偏振消光比為844.54 dB/m，階躍型TWG的單位長度偏振消光比為961.