微重力加速度 whispering gallery mode 光机械加速度计的表征与测试
应用物理
2018-09-11 v2
摘要
导航、生物追踪装置和重力梯度测量是众多需要超灵敏加速度测量的应用之一。我们描述了一种加速度计，其利用光学 whispering gallery mode (WGM) 谐振腔运动与波导的色散耦合与耗散耦合。二氧化硅微球-悬臂同时用作光学腔和惯性质量块。悬臂响应加速度的偏转改变了微球与波导之间的倏逝耦合，进而引起可测量的 WGM 谐振频率偏移与展宽。概述了该光机械响应的理论。通过从数据中提取色散与耗散光机械速率，我们发现模型与传感器响应之间良好吻合。测得噪声密度为 4.5 g Hz，偏置不稳定性为 31.8 g（g=9.81 ms），受限于大于质量块热运动的经典噪声。演示了闭环反馈以降低偏置不稳定性与长期漂移。目前该传感器优于用于导航的商用加速度计以及用于心冲击描记法监测流入心脏血液的那些加速度计。进一步优化将能在实验室外用于陆地或空间梯度测量的短程引力探测。
引用
@article{arxiv.1805.07130,
title = {Characterization and Testing of a Micro-g Whispering Gallery Mode Optomechanical Accelerometer},
author = {Y. L. Li and P. F. Barker},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.07130},
year = {2018}
}
备注
8 pages, 9 figures. Minor changes: additional methodology for calculating noise terms with recalculation of acceleration random walk and rate ramp. Gradient guide-lines and arrows on Figure 7(a) corrected, no change to data