具有亚皮弧度相位分辨率的抗噪声纳米光子陀螺仪
基于萨格纳克效应的光学陀螺仪是精密定向与导航技术的基石。然而其庞大的体积阻碍了其在新兴移动自主系统中的部署。在纳米光子平台上,当器件尺寸被极度缩小时,萨格纳克信号会急剧衰减,导致该信号极易被折射率波动所淹没——这使得在仅数平方毫米的芯片上实现导航级灵敏度成为长期难以企及的目标。本研究通过采用双链解耦架构,有效隔离了通道噪声对旋转信号的干扰,成功研制出抗噪声纳米光子光学陀螺仪。这款验证性器件采用被动式氮化硅芯片实现(面积3平方毫米),其偏置不稳定性达1.42度/小时,角度随机游走为0.001度/√h,相比同类尺寸的典型纳米光子陀螺仪(参考文献27)分别提升了4个和6个数量级。在集成光学陀螺仪更广阔的领域,该工作将长期存在的尺寸-性能差距缩小了2-3个数量级,使芯片级器件迈入此前无法触及的性能区间,为单片微系统实现导航级精度指明了方向。该架构还具有普适性优势,可实现亚微弧度的相位分辨率,为新一代鲁棒型单片集成光子传感系统奠定了理论基础。

