基于氟化钙光学谐振腔的声传感机理研究

作     者：邢恩博 邢彤 戎佳敏 唐军 XING Enbo;XING Tong;RONG Jiamin;TANG Jun

作者机构：中北大学仪器与电子学院山西太原030051 

出 版 物：《传感器与微系统》 (Transducer and Microsystem Technologies)

年 卷 期：2022年第41卷第7期

页      面：9-12,28页

学科分类：07[理学] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(52005457,62004179) 山西省青年科学基金资助项目(201901D211236,201901D211243)。 

主　　题：回音壁模式谐振腔 氟化钙晶体 高灵敏度 声传感机理 弹光效应 结构形变 

摘      要：氟化钙回音壁模式谐振腔的光学品质因子实验上已经突破10^(11),同时能够实现高稳定棱镜耦合集成,因此,在非接触式的超高灵敏度声学传感方面具有重要的应用潜力。然而,对于高杨氏模量氟化钙晶体材料,外界声学扰动的机理尚不明确。基于氟化钙晶体盘型谐振腔结构,对外界声学扰动的影响机理进行研究。当外界声压作用于谐振腔时,从空气密度引起的折射率变化、弹光效应诱导有效折射率改变和谐振腔结构形变三个方面开展了研究。计算结果表明:声压导致的谐振腔结构形变影响最为明显,以实验室器件为参考,达到了1.196×10^(-10)Pa^(-1),对应的谐振峰波长响应为4.63×10^(-7)nm/Pa。谐振腔厚度及支撑结构的优化能够提升一个数量级以上,灵敏度可以较容易突破1 V/Pa。