硅基波導諧振腔特性分析與實驗研究

于懷勇，吳衍記，雷 明，李宗利

（北京自動化控制設備研究所，北京100074）

硅基波導諧振腔特性分析與實驗研究

于懷勇，吳衍記，雷 明，李宗利

（北京自動化控制設備研究所，北京100074）

給出了硅基二氧化硅波導諧振腔的整體設計結構和諧振腔的傳遞函數及考慮光源線寬情況下特征參數的數學表達式。仿真分析了耦合器分光比、波導傳輸損耗、諧振腔腔長、激光器譜寬對諧振腔特性的影響。研究了硅基二氧化硅波導的加工工藝并針對其關鍵因素—光刻工藝實驗驗證了其曝光時間與顯影對波導芯片的影響。最后對比了實驗測試結果與理論仿真諧振曲線，吻合度良好。

集成光學；硅基波導諧振腔；多光束干涉；實驗研究

0 引言

諧振式硅基集成光學陀螺是一種新型的光學陀螺，憑借其體積小、重量輕、可批量化生產等優勢成為目前研究的重點。在諧振式硅基集成光學陀螺中，其角速度敏感單元——波導諧振腔是構建整個陀螺系統的基礎，其性能好壞直接影響著系統最終檢測精度[1-6]。因此，諧振腔加工、結構設計及優化是一項十分重要的內容。本文給出了集成光學陀螺諧振腔的整體結構和數學理論模型，分析計算了影響其性能的特征參數，得出了考慮光源光譜線寬條件下的特征參數及數學表達式，接著討論了波導諧振腔的加工工藝，針對加工中的工藝缺陷進行了分析與優化，最后實驗測試了波導諧振腔樣片的諧振性能。

1 波導諧振腔整體結構及傳遞函數

集成光學陀螺諧振腔主要由三個波導耦合器（C1，C2，C3）及部分彎曲波導和直波導經微加工制作而成。……