[发明专利]可抑制压电谐振的光学电压/电场传感器晶片的制作方法

说明书

本发明公开了一种可抑制压电谐振的光学电压/电场传感器晶片的制作方法，属于光学电压/电场传感器技术领域。本发明方法的一种实现方式是通过将晶片宽度取设定范围的值时，从而将由该晶片构成的光学电压/电场传感器的谐振基频转移到需要测量的频率范围以外；本发明方法的另一种实现方式是将所述晶片宽度配置为渐变，用以分散由该晶片构成的光学电压/电场传感器的谐振能量。通过本发明制得的晶片构成的光学电压/电场传感器均有效抑制了设定电场频率条件下的压电谐振现象，且操作简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及光学电压/电场传感器技术领域，特别涉及一种可抑制压电谐振的的光学电压/电场传感器制作方法。

背景技术

光学电压电场传感器，由于其体积小，频响高，无电磁兼容问题、对原场的干扰小等特点，在电压电场测量领域得到了广泛的重视。

而光学电压电场传感器所采用的电光晶片，大部分也为压电晶片，均存在压电谐振现象，此现象是由晶片的逆压电效应及弹光效应所致(Kobayashi R,Tajima K,KuwabaraN,Tokuda M.Improvement of frequency characteristics of electric field sensorusing Mach-Zehnder interferometer.Electron Comm Jap,2000,83:699-706.)。而该特性导致在测量过程中，对某些特定频率的电压电场信号的测量，存在很大的误差。例如，采用的x切z传LiNbO3晶片制作的集成共路干涉传感器，当其宽度为5.6mm时(该长度的确定与晶片上的电极有关)。在雷电波电场的作用下，传感器的输出波形上叠加了剧烈的周期性振荡，如图1所示。通过频谱分析表明，在f＝430kHz处具有显著的频率分量，如图2所示。具体分析如下：当电场脉冲作用于压电晶体上时，通过逆压电效应产生应力及应变脉冲，并在晶体中激励出声波。若外加电场的频率接近声波的谐振频率时，则在受迫压电振动的作用下形成驻波，此时谐振频率附近的应变分量将被剧烈放大(Garzarella A,Qadri S B,Wieting T J,Wu D H.Piezoinduced sensitivity enhancements in electro-opticfield sensors.J Appl Phys,2005,98:043113.)。应变通过弹光效应改变晶体的折射率，对光信号产生了附加的调制，如图2所示。

目前，雷电波电场是强电场传感器的主要测量对象之一，压电谐振现象对测量结果产生巨大干扰，故研究雷电波下压电谐振现象的抑制手段，是本领域技术人员亟待需要解决的技术问题。目前，暂未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种可抑制压电谐振的光学电压/电场传感器晶片的制作方法。采用本发明构成的光学电压/电场传感器可有效降低压电谐振现象对光学电压/电场传感器测量结果的巨大干扰，且操作简单，易于实现。

为了实现上述目的，本发明采用以下两种技术方案：

本发明提出的一种可抑制压电谐振的光学电压/电场传感器晶片的制作方法，所述光学电压/电场传感器用于电场频率为f_min～f_max的电压/电场测量，所述晶片的宽度方向垂直于光源传输方向；该方法包括以下步骤：

S1：选择一块与待制作晶片材质相同的平行四边形试验晶片，该试验晶片的宽度为W₀；

S2：对试验晶片进行电场频率范围为f_min～f_max的电场频率响应测试，测得该试验晶片的压电谐振基频为f₀，且满足f_min<f₀<f_max；

S3：在不影响晶片通光的条件下，按照以下公式计算待制作晶片的宽度W：

或