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PMUT集成Helmholtz谐振腔对测距性能产生的影响分析
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作者 刘浩杰 塔桂峰 +5 位作者 姚术涛 李加东 苗斌 商文玲 冯昌坤 陶金燕 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期113-120,128,共9页
压电微机械超声换能器(PMUT)是超声测距领域的重要传感器件,增强PMUT的测距性能对促进工程化应用具有重要意义。基于Helmholtz谐振腔体的吸声和扩声特性,设计了吸收PMUT背部声波的腔体结构及正向扩声的喇叭口结构。实验结果表明,在2 m... 压电微机械超声换能器(PMUT)是超声测距领域的重要传感器件,增强PMUT的测距性能对促进工程化应用具有重要意义。基于Helmholtz谐振腔体的吸声和扩声特性,设计了吸收PMUT背部声波的腔体结构及正向扩声的喇叭口结构。实验结果表明,在2 m距离处,集成Helmholtz谐振腔体的PMUT在超声信号幅值上有显著提升,达到321.13 mV,相较于常规贴片薄膜下的腔体结构,信号幅度增加了90.5 mV,增幅为39.2%。此外,配备Helmholtz共振特性喇叭口的PMUT在同一距离上的信号幅值测量结果为540.72 mV,相较于未配置喇叭口的PMUT,信号幅值增加了162.41 mV,增幅达到42.9%。上述结果表明,将PMUT与Helmholtz谐振腔体的声学特性相结合,对于提升PMUT在超声测距领域的应用具有重要意义。 展开更多
关键词 压电微机械超声换能器(PMUT) Helmholtz谐振腔体 有限元仿真 超声测距
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一种基于动态pMUT的距离与方向双向检测方法
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作者 陶金燕 李加东 +6 位作者 戴晔 商文玲 王丹芮 冯昌坤 胡益民 姚术涛 塔桂峰 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期722-728,共7页
超声波传感器是移动机器人广泛采用的空间感知手段。为了提高空间感知范围,现有移动机器人常采取多传感器组合的方式,导致感知系统体积大、功耗高、系统复杂。提出了一种基于动态压电微机械超声换能器(pMUT)的检测方法,实现了单颗器件... 超声波传感器是移动机器人广泛采用的空间感知手段。为了提高空间感知范围,现有移动机器人常采取多传感器组合的方式,导致感知系统体积大、功耗高、系统复杂。提出了一种基于动态压电微机械超声换能器(pMUT)的检测方法,实现了单颗器件的双向检测功能,使测量范围在小体积、低功耗情况下获得成倍的增加。该方法利用压电薄膜双向振动的特点得到超声波双向回波信号,从而获取两个方向的测量距离。测试表明,使用该方法后单向测量范围基本不变,能准确测量两个方向上障碍物的距离,并在动态情况下反映障碍物对应方向。该方法有助于简化感知系统,有望在微型机器避障等方面发挥重要作用。 展开更多
关键词 压电微机械超声换能器(pMUT) 双向检测 移动机器人 空间感知 测距
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Fiber resonator using negative-curvature anti-resonant fiber with temperature stability
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作者 MA Honghao LI Hui +4 位作者 feng changkun feng Lishuang GAO Shoufei WANG Yingying WANG Pu 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2022年第6期1286-1293,共8页
The coupling efficiency of hollow-core fiber changes with temperature,which leads to the decrease of the finesse(F)of fiber resonator and limits the performance of the resonant fiber optic gyroscope(R-FOG)system.Negat... The coupling efficiency of hollow-core fiber changes with temperature,which leads to the decrease of the finesse(F)of fiber resonator and limits the performance of the resonant fiber optic gyroscope(R-FOG)system.Negative-curvature antiresonant fiber(ARF)can maintain single-mode characteristics under the condition of large mode field diameter,achieve efficient and stable fiber coupling,and significantly improve the consistency of the F of the spatial coupling resonator in variable temperature environment.A new type of ARF with a mode field diameter(MFD)of 25μm is used to fabricate a fiber resonator with a length of 5.14 m.In the range of 25℃-75℃,the average F is 31.45.The ARF resonator is used to construct an R-FOG system that shows long-term bias stability(3600 s)of3.1°/h at room temperature,4.6°/h at 75℃.To our knowledge,this is the best reported index of hollow-core fiber resonator and R-FOG system within the temperature variation range of 50℃ test. 展开更多
关键词 negative-curvature anti-resonant fiber(ARF) fiber resonator temperature stability
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集成化光纤陀螺用高宽深比氮化硅光引擎芯片 被引量:3
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作者 李佳龙 牛亚楠 +3 位作者 冯昌坤 姜腾蛟 李淑娴 李加东 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第19期249-256,共8页
针对惯性导航系统对光纤陀螺小型化和低成本的迫切需求,提出并设计了一种基于高宽深比氮化硅波导的集成化光纤陀螺用光引擎芯片。该芯片可兼具光源耦合、分束、传输和起偏等片上功能。光引擎芯片主要由两个1×2多模干涉(MMI)分束器... 针对惯性导航系统对光纤陀螺小型化和低成本的迫切需求,提出并设计了一种基于高宽深比氮化硅波导的集成化光纤陀螺用光引擎芯片。该芯片可兼具光源耦合、分束、传输和起偏等片上功能。光引擎芯片主要由两个1×2多模干涉(MMI)分束器和起偏器构成。通过Lumerical FDTD对芯片的重要参数进行仿真计算,确定MMI分束器的尺寸,为15μm×200μm。该芯片偏振消光比可达33 dB,且分光均匀。最后,讨论并设计了氮化硅光引擎芯片低损耗的加工工艺。所设计的高宽深比氮化硅光引擎芯片,为高精度光纤陀螺的小型化和集成化奠定了坚实的基础。 展开更多
关键词 集成化光纤陀螺 高宽深比氮化硅波导 光引擎芯片 MMI分束器
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用于集成光学陀螺的氮化硅层间耦合干涉环
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作者 姜腾蛟 冯昌坤 +2 位作者 李佳龙 刘建河 李加东 《中国激光》 CSCD 北大核心 2024年第22期250-258,共9页
集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势,可广泛应用于航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。提出并设计了一种用于集成光学陀螺的氮化硅层间耦合干涉环结构,该氮化硅波导的截面尺寸为3.0μm×0.1μm,具有高宽... 集成光学陀螺具有小型化、集成化和低成本的巨大优势,可广泛应用于航空航天、导航卫星以及无人机等惯性导航领域。提出并设计了一种用于集成光学陀螺的氮化硅层间耦合干涉环结构,该氮化硅波导的截面尺寸为3.0μm×0.1μm,具有高宽深比的特点。进一步通过Lumerical MODE对干涉环的重要参数进行仿真,确定了层间耦合干涉环的弯曲半径为5 mm,波导干涉环在水平方向上的间距为7μm,在垂直方向上的间距为3μm,上下层之间的波导环通过锥形垂直耦合器实现光场耦合。完成了百米级氮化硅层间耦合干涉环结构设计方案,同时提出了氮化硅层间耦合干涉环低损耗的加工工艺。所设计的氮化硅层间耦合干涉环有助于降低集成光学陀螺的体积,对于集成光学陀螺的工程化应用具有重要意义。 展开更多
关键词 集成光学陀螺 氮化硅波导 层间耦合 锥形垂直耦合器
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