高偏振消光比光學諧振腔研究.pdf

1、諧振式光學陀螺(ROG)是通過測量Sagnac效應產生的諧振頻率差來檢測旋轉角速度的一種新型光學傳感器，在小型化和集成化上具有明顯優(yōu)勢。光學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。在光學諧振腔中，存在兩個本征偏振態(tài)。由于環(huán)境因素的影響，兩個本征偏振態(tài)彼此獨立運動，這樣就在陀螺的輸出中產生噪聲。偏振波動噪聲是ROG中重要的光學噪聲源之一?；谶@樣的應用背景，論文開展了高偏振消光比諧振腔技術研究。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定向耦合器的偏振特性或集成在線起偏器來實現(xiàn)，論文對比了上述兩種技術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。這兩種實現(xiàn)偏振消光比的技術可分別用于光纖諧振腔和光波導諧振腔。
　　 針對光纖諧振腔，

3、論文設計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?，F(xiàn)象，在特定的參數(shù)下實現(xiàn)單偏振耦合；通過計算PBF中傳輸模場的重疊積分，證明場分布中的反相區(qū)域是導致耦合系數(shù)反?，F(xiàn)象的根本原因；利用有限元算法，獲得了實現(xiàn)單偏振耦合所需的結構參數(shù)，并計算了角度對準誤差對其消光比的影響。當PBF耦合器的角度對準誤差控制在0.9°以內時，其偏振消光比在30 dB以上。
　　 針對光波導諧振腔，利用Brew

4、ster原理和傾斜波導光柵(TWG)技術，論文設計了一種高偏振消光比的光波導諧振腔。將體電流法應用于直角坐標系，計算了兩種TWG結構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)，當光柵的傾斜角度為Brewster角，同時光柵周期滿足相位匹配條件時，就能夠獲得最大消光比。當光柵的折射率變化幅度為0.005時，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.