微球谐振腔慢光系统理论研究及传感应用

"基于回音壁模式的微球慢光产生理论及传感方法研究，王琦，孔令鑫。本文探讨了使用微球谐振腔和双锥形光纤构建的慢光系统，通过定向耦合定理对系统的输入输出特性、有效相移、透射率、延迟和光速与耦合系数、距离的关系进行理论推导和仿真。此外，还对慢光陀螺仪的性能进行了理论分析和仿真优化，确定了关键参数如微球谐振腔的半径和两者的距离。研究表明慢光能够提升干涉型光纤陀螺仪的测量精度。关键词包括检测技术、回音壁模式、微球谐振腔、慢光、光纤陀螺仪和光纤传感。" 这篇研究论文深入探讨了基于回音壁模式的微球慢光产生机制及其在传感应用中的潜力。回音壁模式是指光在微球谐振腔内沿球面传播，类似于声波在圆形墙壁之间反射的现象，这种模式能够实现高效的光能存储和慢光效果。论文的主要贡献在于利用定向耦合定理来分析微球谐振腔的输入输出特性，这是理解慢光系统工作原理的关键。 首先，作者通过理论推导和数学仿真研究了微球谐振腔在过耦合状态下的行为。过耦合是指能量从谐振腔中流出的速度超过了流入的速度，这种状态可以产生显著的有效相移和透射率变化。这些变化影响着光的传播速度，即产生了慢光现象。同时，论文也研究了这种延迟与耦合系数和微球谐振腔与双锥形光纤间距离的函数关系，这些关系对于优化慢光系统的性能至关重要。 其次，论文对慢光陀螺仪进行了理论分析，这是一种利用慢光效应提升传统光纤陀螺仪测量精度的设备。通过仿真优化，作者确定了微球谐振腔的最佳半径和其与双锥形光纤之间的最佳距离，这些参数的优化可以增强慢光在传感信号中的作用，从而提高传感器的灵敏度和分辨率。 最后，研究指出，引入慢光到光纤陀螺仪中，能够显著改善干涉型光纤陀螺仪的测量精度。传统的光纤陀螺仪依赖于光的干涉效应来测量旋转速率，而慢光可以延长光在光纤内的传播时间，使得干涉条纹的变化更加明显，进而提高了测量的精度和稳定性。 这篇论文不仅提供了基于回音壁模式的微球慢光系统的理论框架，还展示了其在实际传感应用中的潜在优势，特别是对检测技术与自动化装置领域的进步具有重要意义。通过深入理解并优化这种慢光系统，未来可能开发出更高效、更精确的光纤传感器，对于物联网、航空航天、地质探测等领域有着广泛的应用前景。