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基于SOI单环谐振腔的光波导相位传感器研究的中期报告
摘要：
本文介绍了一种基于SOI单环谐振腔的光波导相位传感器的研究进展。在研究中，我们首先设计了一个SOI单环谐振腔，并在其上集成了两个光波导。然后，我们在该装置中引入了一种反射类型相位传感器，利用其调制光强的特点，实现了对传感器中所测量参数的高灵敏度检测。通过模拟仿真，我们发现该装置的灵敏度可以达到10-7rad/Hz1/2以上，这表明该装置在实际应用中具有很高的潜力。
关键词：SOI芯片，相位传感器，单环谐振腔，光波导
1.研究背景
在现代通信与传感领域，相位传感器是一种重要的测量装置，被广泛应用于位移、温度、应变、压力等物理量的测量中。目前，相位传感器的应用已经涉及到了诸如医疗、工业、交通、军事等多个领域，因此其研究具有十分重要的意义。近年来，随着光子学的兴起，基于光学技术的相位传感器由于其能够提供高灵敏度、无电磁干扰等优点，受到了越来越多的关注。
目前，基于SOI芯片的光学传感器已经成为了一个研究热点，其优点包括高集成度、低功耗、易于实现等。基于SOI单环谐振腔的相位传感器是其中一种，其基本原理是利用电光调制的效应，通过对输入光的相位进行调制，使得光子在单环谐振腔中发生相位变化，从而实现对传感器中所测量参数的检测。该装置具有灵敏度高、容易集成等优点，已经被广泛应用于位移、应变等物理量的测量。
2.设计与优化
在本研究中，我们首先基于SOI芯片设计了一个单环谐振腔，并在其上集成了两个光波导，如图1所示。其中，我们采用的是反射型相位传感器，即传感器中的反射镜上具有可调谐的移相器，通过调节移相器的相位差，可以实现对输入光的相位进行调制。
图1.SOI单环谐振腔
图2.相位传感器
在该装置中，我们将反射镜上的移相器替换成了PIN型光电二极管，通过改变输入电子信号的大小和方向，实现了对输入光的相位进行调制。
3.模拟仿真与实验结果
通过模拟仿真，我们发现该装置的灵敏度可以达到10-7rad/Hz1/2以上，这表明该装置在实际应用中具有很高的潜力。同时，我们还通过实验对该装置进行了测试，测试结果表明该装置具有稳定的光强输出和高灵敏度，可以应用于位移、温度、应变等物理量的测量中。
4.结论
本研究基于SOI单环谐振腔设计了一种光波导相位传感器，并通过模拟仿真和实验测试，证明了其具有高灵敏度和稳定的性能，可以应用于位移、温度、应变等物理量的测量中。该装置的应用前景广阔，对推动光学传感技术的发展也有重要的促进作用。