集成光学陀螺谐振腔的研究与设计

摘要

本文首先介绍了谐振式光学陀螺的基本原理，对其关键器件一-谐振腔的谐振特性作了理论分析研究。分析了理想光源激励下，环形谐振腔的谐振特性，阐述了谐振腔的主要参数(损耗和耦合系数)对谐振特性以及精细度的影响。得出影响谐振特性的主要因素是损耗和耦合比，并推导出损耗和耦合系数之间的一个最佳匹配条件。在此条件下，耦合进入谐振腔的能量完全用于补偿谐振腔能量的损耗。同时，在考虑光源有限相干性的前提下，分析了这些因素与谐振腔的传递系数以及精细度之间的定性和定量的关系。 为了便于集成并使得弯曲损耗尽量小，选择适当的环形波导尺寸便成了关键问题。本文应用有效折射率法把条形波导等效为平面波导，即将三维问题简化为两维问题，避免了求解特征方程的繁琐，然后再采用矩阵法，数值计算出弱导情况下聚合物环形波导的弯曲损耗，并以此作为确定谐振环尺寸的依据之一。最后通过分析弯曲损耗产生的机理，并针对聚合物PMMA波导制备工艺，提出了通过对包层折射率的修饰，使得弯曲损耗减小的思路，从而为聚合物环形波导的优化设计开辟了一条新思路。 最后本文研究了谐振式集成光学陀螺中主要关心的几种噪声，并归纳整理了对这些噪声的补偿方法。同时，针对谐振式光学陀螺光源相干性强，导致或加强一系列寄生效应的特点，提出了采用双环谐振型集成光学陀螺的结构来进行改善的措施，并对其进行简单的理论分析。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2光学陀螺的分类及其发展现状

1.3集成光学陀螺的产生

1.4集成光学陀螺的发展现状

1.5本论文的意义和工作

参考文献：

第二章谐振式集成光学陀螺的基本原理

2.1Sagnac效应和集成光学陀螺的工作原理

2.1.1Sagnac效应

2.1.2、集成光学陀螺的原理简述

2.2环形谐振腔基本参数

2.3环形谐振腔谐振特性分析

2.3.1、理想光源时谐振腔的谐振特性

2.3.2、考虑光源影响时谐振腔的输出特性函数

2.3.3、谐振腔有效精细度的计算

2.3.4、光源谱宽对谐振腔精细度的影响

2.4小结

参考文献：

第三章聚合物环形波导弯曲损耗的数值计算

3.1有效折射率法

3.1.1平面波导的模式

3.1.2矩形波导的有效折射率法

3.2保角变换分析方法

3.3矩阵法求波导弯曲损耗

3.3.1传输矩阵法的具体思想

3.3.2矩阵法求环形波导弯曲损耗

3.4减小弯曲损耗的可行措施

参考文献：

第四章双环谐振型光学陀螺的研究

4.1影响ROG的几种噪声

4.1.1探测器噪声

4.1.2背向瑞利散射噪声

4.1.3波导中的温度波动

4.1.4克尔效应及其补偿措施

4.1.5偏振波动

4.1.6光源相干性

4.2双环谐振式光学陀螺的研究

4.2.1双环ROG方案概述

4.2.2双环方案的优缺点

4.2.3双谐振环的谐振条件及输出特性

参考文献：

第五章结束语

在读期间发表的论文

致谢