集成光学陀螺中谐振腔谱宽的研究

无源环形谐振腔是集成光学陀螺的核心敏感器件,环形谐振腔光强传递函数的谱宽,不仅是表征谐振特性的重要指标,更是陀螺灵敏度的重要决定因素之一.根据多光束干涉与耦合模理论,对比研究了集成光学陀螺中波导环形腔内光传输损耗与腔长无关、相关两种情形下,腔长对谱宽的影响,分析得出了在单位长度波导传输损耗确定后,存在使谐振腔具有最窄谱宽的最佳腔长.这一结果,为较高传输损耗波导组成的集成光学陀螺结构设计与灵敏度优化,具有一定的启发作用.

集成光学陀螺的最佳腔长

作为谐振式光学陀螺的核心敏感器件,无源环形谐振腔(PRR)结构参数的选择,对陀螺灵敏度具有决定性作用.腔长正是这重要结构参数之一.基于多光束干涉理论的理论分析表明,谐振腔长的增加,一方面通过决定腔内干涉光程,优化PRR谐振特性,另一方面,又通过对腔光传输损耗的影响,决定着谐振条件的耦合比要求,从而成为腔内光传输总损耗重要决定因素,导致谐振特性劣化.根据谐振式光学陀螺的调频光谱测量原理,在陀螺灵敏度决定过程中,腔长的上述两方面影响所起的截然相反作用,从而决定了以陀螺最佳灵敏度为判据存在最佳腔长.仿真与实验结果与理论分析良好一致性,不仅证明了理论分析的正确性.也显示了其在集成光学陀螺结构设计与性能优化中的应用价值。