Lectura de desplazamiento óptico de precisión a escala de chip de los resonadores de doble cáscara de sílice fundida

Área de la Ciencia:

• La fotónica es la fotónica.
• La detección óptica de detección óptica.
• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• Los resonadores de doble capa de sílice fundida son críticos para la detección de alta precisión.
• Los métodos de detección de desplazamiento existentes pueden ser voluminosos y complejos.
• La miniaturización y la integración son claves para la próxima generación de sistemas de navegación inercial.

Objetivo del estudio:

• Proponer y demostrar un circuito fotónico integrado (PIC) para la detección óptica de desplazamiento.
• Para caracterizar los resonadores de doble carcasa de sílice fundida utilizando el sistema PIC desarrollado.
• Para permitir una detección de desplazamiento compacta y de alta precisión para aplicaciones como los giroscopios MEMS.

Principales métodos:

• Interferometría homodina en el chip para la medición del desplazamiento.
• Componentes fotónicos de silicio que incluyen acopladores de rejilla, fotodetectores de germanio y cambiadores de fase termoópticos.
• Interrogación óptica en espacio libre de los resonadores de doble carcasa.

Principales resultados:

• Los desplazamientos medidos a escala de picómetro a nanómetro de los resonadores de doble caparazón.
• Determinación precisa de las frecuencias de resonancia del modo n=2 de la copa de vino (f1=34664.8 Hz, f2=34791.4 Hz) y la división de frecuencias (126.6 Hz).
• Capacidad de doble canal demostrada para mediciones simultáneas en múltiples ubicaciones y distinción de modo ortogonal, que muestra acuerdo con los datos del vibrómetro láser Doppler (LDV).

Conclusiones:

• El sistema basado en PIC proporciona una solución compacta y escalable para la detección de desplazamiento de alta precisión.
• La tecnología es adecuada para giroscopios MEMS y sistemas de navegación inercial que requieren una resolución subnanométrica.
• Los enfoques ópticos integrados ofrecen ventajas significativas para la caracterización avanzada de sensores.