（1）抗电磁干扰能力强。与电信号相比，光信号和光器件系统对于随机干扰 具有一定的屏蔽作用；

（2）分辨率和精确度高。因为微环谐振器的谐振效应，所以探测极限比较高， 对于微弱的振动信号更容易分辨；

（3）便于大批量生产，成本低。硅基微环谐振器和微电子技术工艺制作兼容[3], 便于大批量生产。和光纤器件相比，硅基集成波导更容易制作性能高且微型化的光 学传感器。

因此，在一片芯片上，采用 CMOS 工艺很容易实现硅基微环谐振器和激光器、 探测器、信号处理单元的集成，实现高性能的振动传感器。

1。2 振动测量技术的研究现状

1。2。1 目前振动测量的几种方法

图 1-3： FBG 应变传感器结构原理

1。2。1 目前振动测量存在的问题文献综述

由于目前地球资源越来越匮乏，海洋油气的开采越来越受到各个国家的重视。 而由于海洋环境非常复杂，干扰信号也非常多，所以也就对振动检测器提出了更高 的要求。而目前检波器存在如下几个问题：

(1)检波器灵敏度太低。现在加速度检测器的动态范围已达到 100dB，完全可以 检测微弱的振动信号。然而，加速度检测器的灵敏度却只有 50~60dB，这显然是很 不合理的。

(2)振动检测器的抗干扰能力弱。目前，大部分的检波器用多个检波器串联而成， 以该种方式制成的检波器两端的对地电容不对称，很容易受到外界磁场的干扰[7]。

(3)精确度比较低。随着微机械制造技术的发展，目前测振器的精确度对于一些 领域的研究已不再适用，因此研究人员在积极地探求纳米精确测振器的理论与制造 技术。

1。3 本文的主要内容

本文是在查阅了国内外有关光学测振的文献后，提出了基于微环谐振器低频微 小振动测量的光学振动检测器。它是利用微环谐振器的光弹效应，即微环形变时折 射率的变化，实现物体振动的检测。由于微环谐振器可以和 CMOS 半导体的工艺相 兼容，集成度高、便于批量生产。本文包括以下几个章节：

第一章，首先讨论了研究振动传感器的目的和意义，在工业生产和国民生活中 的作用，并阐述了国内外振动传感技术的研究现状，简要地分析了几种常见检波器

（MEMS、光纤、集成光学传感器）的基本原理。最后指出目前振动传感器存在的不足，从而引出本文的研究内容——用于低频微小振动检测的微环谐振器设计。 第二章详细的阐述了微环谐振器的相关基础知识，首先介绍了微环的基本原理来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

以及关于微环的一些特征参量。其次介绍了微环形变对有效折射率的影响，微环的 拓扑结构以及若干典型应用以及微环的制造工艺。

第三章介绍了微环谐振器数值的几种计算的方法，重点分析了有限差分法的背 景和发展以及算法的基本原理。然后结合第二章对于微环谐振器基本原理的分析， 确定微环谐振器的基本几何结构及尺寸，通过光学仿真软件计算出环形波导和直波 导之间的耦合系数和透射比率。最后通过光学仿真软件对微环谐振器的传输特性进 行了简单的模拟仿真研究，得出了微环谐振器具有选频的特性。

第四章主要利用微环谐振器的谐振原理和弹光效应，分析微环测振动的具体方 法，并对其进行详细的分析。当被测物体发生振动时，微环谐振器中的质量体跟着 振动，由于微环的弹光效应，环形波导的有效率发生变换。分析由微环折射率导致 的谐振频率的变化，可以实现对物体振动加速度的检测。