聚合物集成光學(xué)陀螺工藝與結(jié)構(gòu)若干問題的研究.pdf

1、近三十年來，光學(xué)陀螺技術(shù)獲得了快速而持續(xù)的發(fā)展，伴隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信號(hào)處理方式以及基礎(chǔ)材料等方面的技術(shù)進(jìn)步，在陀螺性能不斷提高的同時(shí)，相應(yīng)的研究工作亦在深度與廣度上不斷拓展。集成光學(xué)陀螺技術(shù)及其應(yīng)用的研究，正是這種拓展的一個(gè)重要分支。 基于鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)無機(jī)波導(dǎo)材料，聚合物優(yōu)良的光電、電光特性和可加工性，使得基于聚合物光波導(dǎo)的電光、光電器件及其集成更為可能。因此，聚合物集成光學(xué)陀螺成為集成光學(xué)陀螺研究中的令人關(guān)注的一個(gè)熱

2、點(diǎn)。同樣由于鏈?zhǔn)椒肿咏Y(jié)構(gòu)，相對(duì)于無機(jī)材料波導(dǎo)，聚合物材料波導(dǎo)具有更高的傳輸損耗。這將不可避免地劣化波導(dǎo)器件性能，進(jìn)而影響以之為基礎(chǔ)的集成光學(xué)陀螺系統(tǒng)性能，尤其是靈敏度。所以，研究如何通過改善波導(dǎo)損耗，提高聚合物集成光學(xué)陀螺靈敏度；與在給定損耗水平下，進(jìn)行陀螺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不僅具有理論意義，也具有重大的應(yīng)用價(jià)值! 基于導(dǎo)波光學(xué)，在處理波導(dǎo)損耗問題時(shí)，除通過尋找合適聚合物材料以降低本征吸收損耗外，還可以通過精確的薄膜厚度與折射率的測(cè)

3、量，提高波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精度，優(yōu)化衰減特性。為此，本文首先提出一種基于朗伯吸收定律的旋涂法制備聚合物薄膜厚度無損測(cè)量方法；然后，根據(jù)光程一致性，給出一種紫外漂白致聚合物薄膜內(nèi)折射率變化分布的確定方法。由該方法可知，膜內(nèi)材料折射率具有類費(fèi)米函數(shù)的分布形式，函數(shù)中相關(guān)參數(shù)與漂白過程有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)確定。通過仿真結(jié)果對(duì)理論分析結(jié)論的驗(yàn)證，利用本文所述方法確定的薄膜厚度與折射率分布的精度，能夠滿足波導(dǎo)設(shè)計(jì)的精度要求。 此外，通過集成光學(xué)陀

4、螺與調(diào)頻光譜儀在結(jié)構(gòu)、信號(hào)檢測(cè)與處理、反饋機(jī)制等方面系統(tǒng)的比較，分析了聚合物集成光學(xué)陀螺核心敏感環(huán)——無源環(huán)形諧振腔的耦合比、腔長(zhǎng)與調(diào)制頻率等參數(shù)，以陀螺標(biāo)度因子為判據(jù)時(shí)最佳值存在之可能性，并給相應(yīng)的確定方法。所得結(jié)果表明，在給定無源環(huán)形諧振腔構(gòu)成波導(dǎo)的損耗水平條件下，存在著由該損耗水平確定的相關(guān)最佳參數(shù)，具有最佳參數(shù)的陀螺系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)理論上預(yù)期的最佳靈敏度。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，由于損耗水平差異，與諧振式光纖陀螺中相關(guān)參數(shù)值相比較，聚合物集成光學(xué)