题目：微环谐振腔材料制备与结构设计

在光学陀螺技术领域，集成光波导陀螺（WOG）比光纤陀螺（FOG）更具有小型化、集成化、低成本和工艺简单的优势。微环形谐振腔（简称谐振环）是集成光学陀螺的核心器件，用于取代现行光纤陀螺中的光纤环，其性能优劣直接决定着光波导陀螺整体性能的优劣，在整个系统的研发中占有非常重要的作用。对谐振环的材料以及结构设计方面的研究和可能的突破，将在一定程度上解决光波导陀螺的关键器件的相关问题与系统的理论与技术难题。对可提供光增益的有源介质材料的研究，以及对耦合谐振环波导几何结构设计的研究，将更好地理解材料选择和结构设计对与光波导陀螺性能的影响。 本文主要内容是对谐振环材料以及结构设计方面的研究。我们制备了稀土掺杂的玻璃材料，研究了材料的发光性质。利用不同模型组合定量地研究了稀土离子在不同离子浓度的玻璃材料中的能量传递过程，并期望利用稀土掺杂玻璃制备有源谐振环，从而进一步优化集成光学陀螺性能。本文提出并分析了一种新型的能产生慢光效应的耦合谐振环波导结构。应用转移矩阵的方法，分析了这一结构的色散关系，发现了这一构型作为集成光学陀螺核心器件具有增强的相灵敏度，并且指出了结构中的慢光效应和增强的相灵敏度之间只是形式上相关，但却没有物理本质上的的联系。 本文还给出了利用有源谐振环构建集成光学陀螺的必要性。研究了损耗在集成光学陀螺中扮演的重要角色，讨论了噪声以及光增益对陀螺性能可能的影响。结合以上的研究结果，最后给出了两种分别基于稀土掺杂玻璃材料和硅中的受激拉曼散射效应而提供光增益以补偿损耗的集成光学陀螺设计方案。本研究将有助于解决光波导陀螺中的一个关键问题：核心器件的材料选择和结构设计，对于未来集成导航器件与系统的研发具有比较重要的价值。