一种接近热力学极限的芯片级振荡模式光机械惯性传感器
仪器与探测器
2020-03-06 v1 信号处理
应用物理
光学
摘要
高精度惯性传感与重力传感在导航、石油勘探和地震预测中至关重要。与先前使用压电或电子电容读出技术的加速度计不同，光学读出提供了窄线宽高灵敏度激光探测以及接近热力学极限的低噪声谐振光机械 transduction。本文展示了一种光机械惯性传感器，在 100 Hz 采集速率下具有 8.2 micro-g/Hz^1/2 的速度随机游走(VRW)和 50.9 micro-g 偏置不稳定度，适用于消费和工业级应用，例如惯性导航、倾角传感、平台稳定和/或可穿戴设备运动检测。在光机械自持续振荡驱动下，狭缝光子晶体腔提供了光驱动 transduction 的射频读出，灵敏度增强至 625 microg/Hz。测量光机械硬化后的振荡偏移，而非光传输偏移，由于强光机械 transduction，提供了相比振荡前模式检测 220 倍的 VRW 增强。在理论支持下，该惯性传感器在小积分时间下以固态室温读出架构工作于热力学极限之上 2.56 倍，具有 43 dB 动态范围。
引用
@article{arxiv.2003.02767,
title = {A chip-scale oscillation-mode optomechanical inertial sensor near the thermodynamical limits},
author = {Yongjun Huang and Jaime Gonzalo Flor Flores and Ying Li and Wenting Wang and Di Wang and Noam Goldberg and Jiangjun Zheng and Mingbin Yu and Ming Lu and Michael Kutzer and Daniel Rogers and Dim-Lee Kwong and Layne Churchill and Chee Wei Wong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.02767},
year = {2020}
}