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微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验

郑永秋,  任勇峰,  薛晨阳,  焦新泉,  安盼龙,  张建辉,  闫树斌,  刘俊

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郑永秋, 任勇峰, 薛晨阳, 焦新泉, 安盼龙, 张建辉, 闫树斌, 刘俊. 微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2644-2649.
引用本文: 郑永秋, 任勇峰, 薛晨阳, 焦新泉, 安盼龙, 张建辉, 闫树斌, 刘俊. 微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2644-2649.
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Zheng Yongqiu, Ren Yongfeng, Xue Chenyang, Jiao Xinquan, An Panlong, Zhang Jianhui, Yan Shubin, Liu Jun. Experiments on resonance frequency locking & frequency shift measurement of microsphere cavity[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2644-2649.
Citation: Zheng Yongqiu, Ren Yongfeng, Xue Chenyang, Jiao Xinquan, An Panlong, Zhang Jianhui, Yan Shubin, Liu Jun. Experiments on resonance frequency locking & frequency shift measurement of microsphere cavity[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(8): 2644-2649.
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微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验

  • 1.

    中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051;

  • 2.

    中北大学 电子测试技术国家重点实验室,山西 太原 030051;

  • 3.

    北京理工大学 自动化学院,北京 100081

基金项目: 

国家杰出青年基金（51225504）;国家自然科学基金（91123036，61178058，61275166）

详细信息
    作者简介:

    郑永秋（1986- ），男，博士生，主要从事光学传感测试方面的研究。Email：zhengyongqiu86@163.com

  • 中图分类号: TN219

Experiments on resonance frequency locking & frequency shift measurement of microsphere cavity

  • 1.

    Key Laboratory of Instrumentation Science and Dynamic Measurement Ministry of Education,North University of China,Taiyuan 030051,China;

  • 2.

    National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology,North University of China,Taiyuan 030051,China;

  • 3.

    School of Automation,Beijing Institute of Technology,Beijing 100081,China

  • 摘要: 对微球腔耳语回廊模式下的谐振特性所表现出的光学非线性进行了分析，对直径1 mm的SiO2微球腔的谐振谱线和解调曲线进行了仿真；搭建了微球腔耦合测试系统，得到了微球腔半高全宽值为78.42 MHz、Q值为2.5106的谐振谱线；基于正弦波相位调制技术对谐振谱线进行了同步解调，以减小相位复位脉冲噪声的影响；采用环路锁频技术实现了谐振频率的跟踪和锁定，对锁定精度和锁定时间进行了分析，实验结果为锁定透射谱强度至1%的时间为8 ms，锁定后可测频移分辨率为375 kHz，为微球腔的传感测量提供了实验依据。
    Abstract: The nonlinear optics of the microsphere cavity at whispering-gallery mode(WGM) was analyzed. The resonance characteristics and the demodulation curve were simulated for SiO2 microsphere cavity, whose diameter was 1 mm. The testing system of coupled microsphere cavity with the taper fiber was set up. The full width at half maximum(FWHM) is 78.42 MHz, thus quality factor is 2.5106. The resonance characteristics and the demodulation curve derive from the experiments based on the sine wave phase modulation technique，which is free of pulse noise induced by phase reset. Loop frequency locking technique was used, then the resonance frequency was tracked and locked; and the locking precision and the locking time were analyzed. Experiments results show that the time for locking to 1% of the transmission intensity is 8 ms. The resolution of measured resonance shift is 375 kHz. Thus, it provides an experimental basis for sensing measurements of the microsphere cavity.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-09
  • 修回日期:  2014-01-10
  • 刊出日期:  2014-08-25

微球腔谐振频率的锁定及频移测量实验

  • 1. 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051;
  • 2. 中北大学 电子测试技术国家重点实验室,山西 太原 030051;
  • 3. 北京理工大学 自动化学院,北京 100081
    • 作者简介:

    郑永秋（1986- ），男，博士生，主要从事光学传感测试方面的研究。Email：zhengyongqiu86@163.com

  • 收稿日期: 2013-12-09
  • 修回日期: 2014-01-10
  • 刊出日期: 2014-08-25
基金项目:

国家杰出青年基金（51225504）;国家自然科学基金（91123036，61178058，61275166）

  • 中图分类号: TN219

摘要: 对微球腔耳语回廊模式下的谐振特性所表现出的光学非线性进行了分析，对直径1 mm的SiO2微球腔的谐振谱线和解调曲线进行了仿真；搭建了微球腔耦合测试系统，得到了微球腔半高全宽值为78.42 MHz、Q值为2.5106的谐振谱线；基于正弦波相位调制技术对谐振谱线进行了同步解调，以减小相位复位脉冲噪声的影响；采用环路锁频技术实现了谐振频率的跟踪和锁定，对锁定精度和锁定时间进行了分析，实验结果为锁定透射谱强度至1%的时间为8 ms，锁定后可测频移分辨率为375 kHz，为微球腔的传感测量提供了实验依据。

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