1 中北大学 仪器与电子学院， 太原 030051
2 中北大学 前沿交叉学科研究院， 太原 030051
3 中北大学 南通智能光机电研究院， 江苏 南通 226000
根据MEMS光栅陀螺工作原理，对陀螺结构仿真，并进行了晶圆级陀螺制造。在ANSYS中建立陀螺结构模型，并进行仿真分析。仿真结果显示，其驱动模态为7 287 Hz，检测模态为7 288 Hz，频差为1 Hz，表明结构有高灵敏度。通过工艺设计，采用溅射、湿法腐蚀、深反应离子刻蚀、阳极键合等工艺成功制造了MEMS光栅陀螺。大气压下搭建的测试系统测得该陀螺的驱动模态为7 675 Hz，检测模态为7 703 Hz，与仿真结果相对误差为5.6%，验证了工艺的可行性。
MEMS光栅陀螺 晶圆级制造 阳极键合 MEMS grating gyroscope wafer-level manufacture anode bonding
1 中北大学 南通智能光机电研究院, 江苏 南通 226000
2 中北大学 仪器与电子学院, 山西 太原 030051
随着精密机械制造、高性能半导体器件加工等领域对位移检测要求的不断提高, 对于高性能微型位移传感器件的需求日益迫切。基于微纳光栅光学自成像效应, 提出了一种双光栅结构的光学位移检测方法。研究了~6.5μm周期微纳光栅的光强空间分布, 分析了双光栅结构光强透过特性, 并在实验中实现了1mm位移范围内的正弦信号输出。通过对输出信号进行100倍电学细分, 最终实现灵敏度为64.5nm的位移检测。所提方法具有光路简单、结构紧凑、稳定性高的特点, 可用于集成化高性能微位移传感器件与系统等应用。
微纳光栅 自成像效应 光学干涉 位移检测 光学传感 optical micrograting Self-imaging effect optical interference displacement measuring optical sensing
Author Affiliations
Abstract
1 Academy for Advanced Interdisciplinary Research, North University of China, Taiyuan 030051, China
2 School of Instrument and Electronics, North University of China, Taiyuan 030051, China
3 State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation, College of Optical Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
4 School of Information and Communication Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China
Based on the transverse second-harmonic generation (TSHG) effect, we demonstrate a method for in-situ modal inspection of nonlinear micro/nanowaveguides. Pumping lights are equally split and coupled into two ends of a single CdS nanobelt (NB). As pumping light counter-propagates along the NB, transverse second-harmonic (TSH) interference patterns are observed. The influence of multimode interaction on the TSHG effect is discussed in detail. Using fast Fourier transform, TSH interference patterns are analyzed, indicating the existence of at least four modes inside the NB. Experimental beat lengths are found to be in agreement with calculated results.
micro/nanowaveguides transverse second-harmonic generation multimode interference modal inspection Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071901
1 中北大学前沿交叉科学研究院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术国防重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心, 山西 太原 030051
利用波片进行同步相位延迟,将波片与偏振分光棱镜相结合获得四路相位差为90°的正弦信号,从而将衍射光栅位移传感器的量程范围提升到激光相干长度的二分之一。对两路相位差为180°的信号进行差分处理,可有效避免激光功率抖动、背景光干扰、运放温度漂移等因素带来的影响。最后利用细分插值电路对光路的输出信号构建反正切函数,实现了正弦函数的非线性模/数转换及2.54 nm的位移分辨率。这种具有高分辨率、大量程的位移传感器未来将进一步推动自动化机械设备、电子制造业以及工业智能领域的快速发展。
光栅 位移检测 分辨率 光学传感与传感器
1 南通大学信息科学技术学院通信工程系, 江苏 南通 226019
2 南通先进通信技术研究院, 江苏 南通 226000
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
在全正色散(ANDi)系统中,设计出一种波长可调谐的双脉冲耗散孤子(DSs)被动锁模掺Yb光纤激光器。以Sagnac环为全光纤结构的可调谐光谱滤波器,以非线性偏振演化(NPE)效应为锁模机理,在ANDi掺Yb光纤系统中得到了稳定的双脉冲DSs锁模输出。通过调节Sagnac环的偏振状态实现双脉冲DSs输出脉冲光谱的可调谐,其可调谐范围为1038.96~1044.80 nm。通过改变腔体抽运功率,双脉冲DSs的脉冲间隔可在0.034~0.021 μs范围内变化。当抽运功率为520 mW时,双脉冲DSs的最大输出脉冲能量为34.3 nJ,重复频率为2.285 MHz。
光纤光学 可调谐波长 双脉冲 全正色散 Sagnac环 耗散孤子
1 南通大学电子信息学院, 江苏 南通 226019
2 南通先进通信技术研究院, 江苏 南通 226000
3 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室, 江苏 苏州 215006
提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)拉锥的带宽可调的微光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI),该微光纤MZI的两端为关于中心束腰光纤对称的锥形微啁啾长周期光栅(CLPG)。对拉锥后的光栅周期及折射率分布进行了建模及仿真。折射率测试结果表明,MZI透射光谱带宽的倒数与氯化钠(NaCl)溶液折射率呈线性关系,通过改变NaCl溶液折射率可以调谐透射光谱带宽。对透射光谱1550 nm处的带宽进行了测量,得到折射率调谐带宽的精度为0.64318 nm
-1·RIU
-1
光纤光学 微光纤光栅 拉锥光纤 光纤布拉格光栅 马赫-曾德尔干涉仪
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of Precision Spectroscopy, East China Normal University, Shanghai 200062, China
The length stability of optical cavities is vital in ultra-stable, cavity-stabilized laser systems. Using finite element analysis, we study the length deviation of optical cavities due to thermal expansion and thermo-refractive effects when the incident light power is changed. The simulated fractional length sensitivity of a 7.75-cm-long football cavity to the power fluctuation of incident light is 5×10 14/μW, which is in agreement with the experimental results found by measuring the frequency change of a cavity-stabilized laser when the incident light power is changed. Based on the simulation, the cavity sensitivity to light power fluctuation is found to depend on the cavity size and material.
140.3425 Laser stabilization 140.4780 Optical resonators 120.2230 Fabry-Perot Chinese Optics Letters
2016, 14(10): 101401
