LiNbO3压电效应对集成光波导电场传感器频率特性影响分析

"压电效应对LiNbO3集成光波导电场传感器频率特性的影响" 本文主要探讨了压电效应对LiNbO3集成光波导电场传感器工作性能的影响。在实验研究中，研究人员发现传感器的输出波形中存在几百千赫兹的高频振荡信号，这导致了被探测到的电场信号发生畸变，即测量结果的不准确。LiNbO3材料因其优异的光电特性常被用于制作集成光波导传感器，但其固有的压电效应却可能成为这种传感器的一个潜在问题。 压电效应是指某些晶体材料在受到机械应力时会产生电荷，反之亦然。在LiNbO3衬底中，当外部电场变化时，由于压电效应，衬底会产生微小的形变，进而引起光波导内部光场的变化。这种变化会转化为电信号，与实际想要测量的电场信号混合，导致测量误差。 为了解决这个问题，作者从理论上分析了由压电效应引起的谐振现象。通过比较理论计算的谐振频率和实际测量值，他们发现LiNbO3衬底的宽度是决定谐振频率的关键因素。较宽的衬底可能导致更高的谐振频率，从而加剧振荡信号的强度。 针对一种特定设计的用于雷电电磁脉冲测量的LiNbO3集成光波导电场传感器，其衬底宽度设定为3毫米。经过再次实验，研究人员成功地将振荡信号的幅度抑制在-30分贝以下，显著改善了传感器的频率特性，提高了测量的准确性。 这项工作揭示了优化LiNbO3衬底尺寸对于减少压电效应影响的重要性，为设计和优化这类传感器提供了理论依据。对于未来开发更精确、更稳定的电场传感器，尤其是在高频电磁环境监测领域，这些发现具有重要的指导意义。同时，这也为其他利用压电材料的光电子设备的设计提供了参考，以避免或减轻压电效应带来的负面影响。