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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
光学谐振腔是光学陀螺的核心部件，其优劣直接影响到陀螺的性能，包括精度、稳定性、抗干扰能力、动态范围等。对于传统的光学谐振腔，光主要在介质中传输，这就无法避免克尔效应、偏振噪声、背向散射噪声、热效应等的影响，极大的限制了陀螺性能的提高。而光子晶体的引入解决了这个题目，特别是介质柱结构的微镜以及空心光子晶体光纤的引入，使光在空气各向同性介质中传输，大大降低克尔效应、偏振、散射等噪声等的影响，具有广阔的应用前景。本论文详细阐述了基于光子带隙特性的光学谐振腔的设计与加工。从理论分析和实验验证的角度分析和研究了基于光子晶体微镜的谐振腔以及光子晶体光纤谐振腔的结构特点与设计方案。首先综述了光子晶体微镜和光子晶体光纤的发展历程;介绍了光子晶体理论分析方法，利用平面波展开法及时域有限差分方法计算和分析了光子晶体的偏振模式产生机理、带隙特性和模型特点；分析研究了光子晶体微反射镜和输入输出镜以及所构建的微镜式谐振腔的设计方案、存在题目和解决措施，从实验上系统研究了基于ICP技术的光子晶体微反镜的加工工艺；最后采用空心结构的光子晶体光纤研制出国际上第一个集成化的空心光子晶体光纤谐振腔，系统仿真分析和测试了光子晶体光纤谐振腔的性能，详细讨论了谐振腔性能的影响因素，本文主要研究内容如下:第一、完成了介质柱结构的光学谐振腔设计，明确了该器件的特征参数和技术要求。利用平面波展开法分析和计算了不同空气比的光子晶体微反射镜和输入输出镜的导波特性，综合微纳加工技术的可行性，确定了光子晶体微反射镜和输入输出镜的结构参数和光学特性，并提出利用光子晶体耦合谐振腔方法准直输入输出光束，以保证光在谐振腔内的多次循环传输。第二、利用ICP（感应耦合离子体刻蚀）方法实现了光子晶体微反射镜的加工。系统阐述了等离子体刻蚀的加工原理，比较了几种常见的等离子刻蚀方法，如IBE、RIE、DRIE等的加工特点和技术要求，从实验上系统研究了ICP加工光子晶体微镜的加工方法和刻蚀气体压强、保护气体的流量等工艺参数对刻蚀形貌、深宽比等加工质量的影响，介质柱直径140nm，实现了深宽比3：1的加工工艺，并给出光子晶体微反射镜的加工结果和加工精度影响因素分析。第三、首次提出基于微光学集成技术的空心光子晶体光纤谐振腔的设计方案和实现方法。从理论上分析了空心光子晶体光纤与保偏光纤、保偏光纤与保偏光纤、光子晶体光纤与光子晶体光纤对接耦合损耗、分光镜分光比等参数对光子晶体谐振腔性能的影响，从实验上研究了空心光子晶体光纤谐振腔耦合对接、固定等关键技术的实现途径，最后实现了谐振腔的研制，并进行了测试，获得初步成果。本文设计的光学谐振腔都是采用光子晶体结构的光学器件，在体积、性能上都有较大的优势。微纳光子陀螺是光学器件集成一体化的具体应用范例，但它的完美实现还需要光子晶体器件基础研究和加工工艺的不断进步。 |
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发表于 2023-10-18 14:44:42
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