寬帶功率放大器在硅基二氧化硅光波導諧振腔結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
實驗名稱：面向角速度傳感應(yīng)用的硅基二氧化硅光波導諧振腔結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
實驗內(nèi)容：本章提出了一種雙圈交叉光波導諧振腔新型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在有限的芯片空間內(nèi)通過增加諧振腔的腔長能夠有效的提升諧振腔的品質(zhì)因數(shù)。
測試設(shè)備：功率放大器、可調(diào)諧激光器、信號發(fā)生器、偏振控制器、光電探測器與示波器等。
圖1：氧化硅光波導諧振腔測試系統(tǒng)
實驗過程：
圖2：間距4.4μm光波導諧振腔的諧振譜
將間距4.4μm的光波導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所示的光波導諧振腔的諧振譜線。根據(jù)測得的譜線可計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頻率為10Hz，由信號發(fā)生器產(chǎn)生經(jīng)過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的上升沿里出現(xiàn)了光波導諧振腔的諧振峰。對該諧振峰進行洛倫茲擬合得到其時間域上的半高全寬為0.0012s，對應(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)生諧振時的光強與非諧振時的光強比來得到。該光波導諧振腔的品質(zhì)因數(shù)測得為8.66×106，諧振深度為99.9%。
實驗結(jié)果：
圖3：光波導諧振腔仿真結(jié)果與測試結(jié)果的對比(a)半高全寬與間距的關(guān)系，(b)諧振深度與間距的關(guān)系
不同間距的光波導諧振腔經(jīng)過諧振譜測試，其結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯龇抡娼Y(jié)果與實測結(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，測試結(jié)果與仿真值具有相同的趨勢；諧振深度隨著間距的增加先增加后減少，測試結(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)，與仿真計算具有良好的一致性。
諧振腔的測試結(jié)果體現(xiàn)出前面所提出的諧振腔設(shè)計方法的可靠性。這批氧化硅光波導諧振腔品質(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際測試值之間還存在一定的誤差，通過對測試結(jié)果的分析，本文認為造成誤差的愿意可能來自于光波導實際傳輸損耗的測試誤差、加工工藝導致的間距誤差以及激光器線寬導致的諧振譜半高全寬的測試誤差等因素。
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圖：ATA-1200C寬帶放大器指標參數(shù)
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