验证Sagnac效应的装置制造方法及图纸

本申请公开了一种验证Sagnac效应的装置，该装置包括激光器、第一分束器、第一环形器、第二环形器、光纤、光学微腔、第二分束器、声光控制器、合束器、第一光电探测器、锁相放大器、示波器、转台；该装置能够对光学Sagnac效应进行验证。验证。验证。

【技术实现步骤摘要】
验证Sagnac效应的装置


[0001]本申请涉及微纳米学传感领域和光学微腔陀螺仪研制领域，尤指一种验证Sagnac效应的装置。

技术介绍

[0002]回音壁模式光学微腔由于具有很高的品质因子和很小的模式体积能够将光的能量局限在很小的体积里，因此被广泛应用于各个领域，例如量子信息处理、腔光力学、微型激光器、光学通讯器件和高灵敏度传感器等。目前回音壁模式光学微腔传感机制有以下三种：模式频率移动、模式加宽和模式劈裂，可以对一系列物理量进行测量，比较简单直接的传感思维是待探测的物理量引起系统中的光学模式或力学模式发生改变，典型的是频率发生红移或者蓝移，并且移动的量和引入的待测物理量变化成正相关，那么通过监测相应模式的频率移动就可以推断出物理量的变化。目前用回音壁模式光学微腔做成的角速度传感器可以片上集成，对外界的冲击和震动的鲁棒性好。目前微腔陀螺仪探测的最小角速度可达到5deg/h，这比地球的自转角速度要小。
[0003]但是，作为光学微腔陀螺仪的基本原理，即光学Sagnac效应还需在实验上进行演示验证。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种验证Sagnac效应的装置，能够对光学Sagnac效应进行验证。
[0005]本申请提供的一种验证Sagnac效应的装置，包括激光器、第一分束器、第一环形器、第二环形器、光纤、光学微腔、第二分束器、声光控制器、合束器、第一光电探测器、锁相放大器、示波器、转台；
[0006]所述第一分束器、所述第二分束器、所述合束器分别包括三个端口；所述第一环形器和所述第二环形器分别包括三个端口；
[0007]所述第一分束器的第一端口，设置为接收激光器发出的光束，所述第一分束器的第二端口与所述第一环形器的第一端口连接，所述第一分束器的第三端口与所述第二环形器的第一端口连接；所述第一环形器的第二端口与所述光纤的第一端连接，所述第一环形器的第三端口与所述第二分束器的第一端口连接；
[0008]所述光纤与所述光学微腔耦合；
[0009]所述第二环形器的第二端口与所述光纤的第二端连接，所述第二环形器的第三端口与所述声光控制器的输入端连接；
[0010]所述声光控制器的输出端与所述合束器的第一端口连接；所述声光控制器，设置为对从所述第二环形器导出的光束进行移频；
[0011]所述第二分束器的第二端口与所述合束器的第二端口连接；所述合束器的第三端口与所述第一光电探测器的输入端连接；
[0012]所述第一光电探测器的输出端与所述锁相放大器连接；所述第一光电探测器，设
置为获取合束后的光束的光信号，并将获取到的光信号转换成电信号；
[0013]所述锁相放大器与所述示波器连接；所述锁相放大器，设置为当旋转所述光学微腔时，提取所述电信号中的拍频信号；所述示波器，设置为显示所述锁相放大器的输出信号的幅值；
[0014]所述转台，设置为放置所述光学微腔，并按照预设的旋转速度带动所述光学微腔旋转。
[0015]一种示例性的实施例中，所述装置还包括：第二光电探测器，伺服放大器；
[0016]所述第二光电探测器的输入端与所述第二分束器的第三端口连接；
[0017]所述第二光电探测器的输出端与所述伺服放大器的输入端连接；
[0018]所述伺服放大器的输出端与所述激光器连接；
[0019]所述第二光电探测器，设置为获取经所述第二分束器分束后的光信号，并将获取到的光信号转换成电信号；
[0020]所述伺服放大器，设置为根据接收到的所述第二光电探测器的电信号调整自身的设置从而稳定所述激光器的频率。
[0021]一种示例性的实施例中，所述装置还包括：衰减器；
[0022]所述衰减器，设置为控制所述激光器输出的激光的强度。
[0023]一种示例性的实施例中，所述装置还包括：偏振控制器；
[0024]所述偏振控制器，设置为控制所述激光器输出的激光的偏振方向。
[0025]一种示例性的实施例中，所述第一分束器为分束比为50：50的分束器。
[0026]一种示例性的实施例中，所述第二分束器为分束比为90：10的分束器，即经所述第二分束器的第二端口出射的光束与经所述第二分束器的第三端口出射的光束的分束比为90：10。
[0027]在其他一些示例性的实施例中，所述第二分束器为分束比为80：20的分束器，或者所述第二分束器为分束比为70：30的分束器等。
[0028]一种示例性的实施例中，所述光学微腔的半径为1.25mm。
[0029]一种示例性的实施例中，所述光学微腔的品质因子为106。
[0030]本申请包括以下优点：
[0031]本申请实施例的一种实现方式中，可以对光学微腔的Sagnac效应进行验证。
[0032]本申请实施例的一种实现方式中，可以基于品质因子要求不高的光学微腔进行角速度传感。
[0033]当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
[0034]本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
[0035]附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
[0036]图1为本申请实施例的验证Sagnac效应的装置的示意图；
[0037]图2示出了本申请实施例的双向泵浦光路；
[0038]图3a示出了本申请实施例的固定光学微腔和部分光纤的旋转速度，改变锁相放大器的参考频率时的输出信号幅度变化图；
[0039]图3b示出了本申请实施例的固定参考信号的频率时锁相放大器输出信号的幅值随转速的变化情况；
[0040]图4为本申请实施例不同转速下锁相放大器输出信号的响应；
[0041]图5为本申请实施例不同转速下拍频信号的频率变化示意图。
具体实施方式
[0042]图1为本申请提供的一种验证Sagnac效应的装置，包括激光器、第一分束器、第一环形器、第二环形器、光纤、光学微腔、第二分束器、声光控制器、合束器、第一光电探测器、锁相放大器、示波器、转台；
[0043]所述第一分束器、所述第二分束器、所述合束器分别包括三个端口；所述第一环形器和所述第二环形器分别包括三个端口；
[0044]所述第一分束器的第一端口，设置为接收激光器发出的光束，所述第一分束器的第二端口与所述第一环形器的第一端口连接，所述第一分束器的第三端口与所述第二环形器的第一端口连接；所述第一环形器的第二端口与所述光纤的第一端连接，所述第一环形器的第三端口与所述第二分束器的第一端口连接；
[0045]所述光纤与所述光学微腔耦合；
[0046]所述第二环形器的第二端口与所述光纤的第二端连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种验证Sagnac效应的装置，其特征在于，包括激光器、第一分束器、第一环形器、第二环形器、光纤、光学微腔、第二分束器、声光控制器、合束器、第一光电探测器、锁相放大器、示波器、转台；所述第一分束器、所述第二分束器、所述合束器分别包括三个端口；所述第一环形器和所述第二环形器分别包括三个端口；所述第一分束器的第一端口，设置为接收激光器发出的光束，所述第一分束器的第二端口与所述第一环形器的第一端口连接，所述第一分束器的第三端口与所述第二环形器的第一端口连接；所述第一环形器的第二端口与所述光纤的第一端连接，所述第一环形器的第三端口与所述第二分束器的第一端口连接；所述光纤与所述光学微腔耦合；所述第二环形器的第二端口与所述光纤的第二端连接，所述第二环形器的第三端口与所述声光控制器的输入端连接；所述声光控制器的输出端与所述合束器的第一端口连接；所述声光控制器，设置为对从所述第二环形器导出的光束进行移频；所述第二分束器的第二端口与所述合束器的第二端口连接；所述合束器的第三端口与所述第一光电探测器的输入端连接；所述第一光电探测器的输出端与所述锁相放大器连接；所述第一光电探测器，设置为获取合束后的光束的光信号，并将获取到的光信号转换成电信号；所述锁相放大器与所述示波器连接；所述锁相放大器，设置为当旋转所述光学微腔时，提取所述电信号中的拍频信号；所述示波器，设置为显示所述锁相放大器的输出信号的幅值；所述转台，设置为放置所述光学微腔，并按照预设的旋转速度带动...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙桂鲁，毛璇，杨宏，龙丹，王敏，胡蕴琪，温棚宇，李桂琴，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：