一种推挽式拉链腔型声光子晶体加速度计

针对小型化惯性测量单元对加速度计的集成需求,设计了一种基于腔光力学原理的推挽式拉链腔型声光子晶体加速度计。加速度计采用铌酸锂单晶薄膜材料,将MMI耦合器、相位调制器、声光子晶体拉链腔等结构实现单片集成,同时推挽结构消除了旁轴加速度带来的误差。所提出的加速度计基于仿真结果功能特性如下:带宽大于20 kHz,噪声等效加速度10.2μg/√Hz,通过增大测试质量至10^(-9) kg可以将分辨率提升至10^(-7) g/√Hz量级,采用闭环调频反馈,可扩展线性测量范围至±80 g。同时实现大带宽、高分辨率与大量程的加速度计传感。加速度计适配激光光源,未来可与谐振式光学陀螺集成应用于惯性导航系统。

用于加速度计的硅基拉链光子晶体腔光机系统

基于光子晶体微腔的腔光机加速度计将机械谐振子及高品质因数光子晶体腔相结合,其中的机械振子在机械震荡模式下对微弱力/位移敏感的特性,可以实现极低的噪声水平,理论上能够达到标准量子噪声极限,是高精度加速度计的重要发展方向。对拉链式光子晶体腔光机加速度计的原理和结构特点进行分析,设计了一种应用于加速度计的硅基拉链式光子晶体腔和机械振子结构。分析了拉链腔的结构参数对光学Q值的影响,通过调节结构参数将光腔的谐振频率控制在195 THz附近,并分析了机械振子和光腔的机械谐振特性,光腔的有效质量为30 pg,加上机械振子后有效质量为3.1 ng,光机耦合率达到GHz/nm量级,为基于硅基拉链腔加速度计的制造和表征提供了指导。