聚合物集成光學陀螺工藝與結構若干問題的研究.pdf

1、近三十年來，光學陀螺技術獲得了快速而持續(xù)的發(fā)展，伴隨著系統(tǒng)結構、信號處理方式以及基礎材料等方面的技術進步，在陀螺性能不斷提高的同時，相應的研究工作亦在深度與廣度上不斷拓展。集成光學陀螺技術及其應用的研究，正是這種拓展的一個重要分支。 基于鏈式分子結構，相對于傳統(tǒng)無機波導材料，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的電光、光電器件及其集成更為可能。因此，聚合物集成光學陀螺成為集成光學陀螺研究中的令人關注的一個熱

2、點。同樣由于鏈式分子結構，相對于無機材料波導，聚合物材料波導具有更高的傳輸損耗。這將不可避免地劣化波導器件性能，進而影響以之為基礎的集成光學陀螺系統(tǒng)性能，尤其是靈敏度。所以，研究如何通過改善波導損耗，提高聚合物集成光學陀螺靈敏度；與在給定損耗水平下，進行陀螺系統(tǒng)結構優(yōu)化，不僅具有理論意義，也具有重大的應用價值! 基于導波光學，在處理波導損耗問題時，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

3、量，提高波導結構設計精度，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折射率變化分布的確定方法。由該方法可知，膜內材料折射率具有類費米函數(shù)的分布形式，函數(shù)中相關參數(shù)與漂白過程有關，可以通過實驗確定。通過仿真結果對理論分析結論的驗證，利用本文所述方法確定的薄膜厚度與折射率分布的精度，能夠滿足波導設計的精度要求。 此外，通過集成光學陀

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