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基于Pound

近日,基于《自然·通訊》(Nature Communications)期刊報道了清華大學電機系在高靈敏度、基于微型化電場傳感器研究中取得的基于重要進展。

基于Pound

微弱電場測量在工業、基于國防、基于科研領域均有著不可替代的基于作用。光學電場測量響應快、基于帶寬大。基于過去數十年,基于基于體鈮酸鋰的基于集成光學電場傳感器取得了長足發展,但受材料、基于工藝限制,基于仍存在靈敏度不夠高、基于長期穩定性等難題。基于

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微腔電場傳感器及潛在應用

薄膜鈮酸鋰(LNOI)厚度僅為百納米,基于作為新材料,為克服上述不足提供了可能,但傳統工藝完全無法加工。2018年起,項目組針對LNOI難以加工的關鍵難題,經過幾年摸索,獨立研發了低損耗、高效率的加工工藝,實現了傳輸損耗為0.13 dB/cm的波導高質量刻蝕。

與以往利用數厘米長干涉光路實現電場傳感不同,項目組基于LNOI,設計并實現了尺寸為百微米的高品質因子微環諧振腔,通過增加微波和光波的相互作用,從本質上大幅提高了靈敏度。

與Pound-Drever-Hall方法結合,形成了激光鎖頻的微腔電場傳感方案,進一步提高了靈敏度。最終實現了探測靈敏度為5.2 μV/(√mHz)、可實時測量電場強度和相位的電場傳感器。

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微腔電場傳感原理

實測傳感器件1(最高品質因子)和傳感器件2(最低品質因子)的初始最小可測場強分別為8.8和29.5 μV/(√mHz),帶寬分別為414和101 MHz,動態范圍分別為123和122 dB。進一步降低系統噪聲后,器件1 的最小可測場強達到了5.2 μV/(√mHz),是經典物理領域、同帶寬下,已報道的最靈敏的電場傳感器。

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研究成果以Integrated microcavity electric field sensors using Pound-Drever-Hall detection(“基于Pound-Drever-Hall探測的集成微腔電場傳感器”)為題,發表于《自然·通訊》期刊。

清華大學電機系是該工作第一完成單位;電機系2023屆博士畢業生馬昕雨是論文第一作者,其博士論文獲評清華大學優秀博士論文。電機系教師曾嶸、莊池杰及精儀系鮑成英為論文的共同通訊作者。

該研究得到了國家自然科學優秀青年基金、科技部國家重點研發計劃、清華大學自主科研計劃等項目支持。




審核編輯:劉清

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