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Updated: Sep 11, 2025
08:44
Fabrication and Testing of Photonic Thermometers
Published on: October 24, 2018
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概括
温度波动显著影响--氧化物 (Ti:LiNbO3) 光学波导电场传感器. 这些变化导致功率变化,导致大量的电场测量误差.
科学领域:
- 光子学和波导技术 波导技术
- 光学传感和计量技术
- 材料科学 ( - - - 氧化物)
背景情况:
- ---氧化物 (Ti:LiNbO3) 光学波导用于电场传感.
- 环境温度的变化会影响传感器的性能和准确性.
- 了解温度诱导的影响对于可靠的电场测量至关重要.
研究的目的:
- 为了研究温度变化对Ti:LiNbO3光波导电场传感器静态光学输出功率的影响.
- 分析潜在的物理机制,包括热膨胀和热光学效应,导致功率变化.
- 为了评估极化维护纤维 (PMF) 双断片对传感器性能在温度范围内的影响.
主要方法:
- 在受控温度变化 (5°C至35°C) 下对静态光学功率进行实验测试.
- 有限元方法 (FEM) 模拟用于模拟波导内的光波模式和电场组件.
- 对静态操作点 (φB) 的热膨胀和热光学效应的分析.
- 在传感器输出极化维护纤维 (PMF) 中,温度依赖的双折射的表征.
主要成果:
- 在测试温度范围内,静态光学功率下降了866.6μW,导致静态操作点 (φB) 偏移32.79°,电场误差>10%.
- FEM模拟在准TE和TM模式中发现了一个小的Ez组件,表明热膨胀和热光学效应都影响了φB.
- 计算贡献:热光学效应 (-0.3301°/°C) 和热膨胀 (0.0087°/°C) 导致静态光功率变化为-267.94μW.
- 对于1488毫米长的纤维,PMF分析显示相差变化为-3.050rad/K.
- 综合效应预测总静态光功率变化为-868.86μW,与实验结果一致.
结论:
- 温度变化显著降低了Ti:LiNbO3光波导电场传感器的性能.
- 热膨胀和热光学效应以及PMF双折是导致静态光学功率不稳定的关键因素.
- 精确的电场测量需要补偿策略来减轻这些传感器中温度引起的错误.
