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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Verfahren zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung.
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Die hier beschriebene Erfindung gehört zur Klasse der optischen MEMS (OMEMS), die ein Messprinzip auf der Grundlage wellengeführter Optik verwendet. Dabei steht die Abkürzung MEMS für mikroelektromechanische Systeme. Ein Mikrosystem ist ein miniaturisiertes Gerät, eine Baugruppe oder ein Bauteil, dessen Komponenten kleinste Abmessungen im Bereich von 1 Mikrometer haben und als System zusammenwirken. Üblicherweise besteht ein Mikrosystem aus einem oder mehreren Sensoren, Aktoren und einer Steuerungselektronik auf einem Substrat bzw. Chip. Dabei bewegt sich die Größe der einzelnen Komponenten im Bereich von wenigen Mikrometern.
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Das Messprinzip auf der Grundlage wellengeführter Optik unterscheidet OMEMS von Freiraum-Varianten wie der Homo- und Heterodyn-Interferometrie, optischen Gittersensoren und optischen Okklusionssensoren, d. h. Schattensensoren. Das Messprinzip erfordert die Erfassung der Verschiebung einer Testmasse, die Teil eines mechanischen Oszillators ist.
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Die in der Literatur beschriebenen wellengeführten Topologien für Beschleunigungsmesser oder Kreisel schließen auf diese Verschiebung durch Überwachung der Reaktion eines optischen Ringresonators. Beispielsweise seien folgende Quellen genannt: Rabus, D.G., Sada, C. (2020). Ring Resonators: Theory and Modeling. In: Integrated Ring Resonators. Springer Series in Optical Sciences, vol 127. Springer, Cham.; Laser Photonics Rev. 6, No. 1, 47-73 (2012). Silicon microring resonators. DOI 10.1002/lpor.201100017; Fenghua Wan, Guang Qian, Ruozhou Li, Jie Tang, and Tong Zhang: High sensitivity optical waveguide accelerometer based on Fano resonance, Appl. Opt. 55, 6644-6648 (2016); A Novel Optical Microring Resonator Accelerometer. IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 7, NO. 12, DECEMBER 2007; Li, Ying Lia, and P. F. Barker. 2018. „Field Evaluation of a Portable Whispering Gallery Mode Accelerometer" Sensors 18, no. 12: 4184. Beispielsweise führt eine Dehnung des ringförmigen Wellenleiters zu einer Frequenzverschiebung der optischen Resonanz. Die Dehnung wird überwacht. Ein Ringwellenleiter ist in das Federmaterial des mechanischen Oszillators eingebettet, und die durch die Eingangsbeschleunigung verursachte Dehnung verformt den Ring. Der Effekt ist eine Verschiebung der optischen Resonanzfrequenz des Ringresonators. Alternativ kann sich der Ring gegenüber dem Eingangshohlleiter bewegen, wodurch sich die Kopplungsstärke ändert. Alternativ kann ein Spalt zwischen dem Eingangshohlleiter und dem Ring überwacht werden. Dabei sind der Ringresonator und der Eingangshohlleiter voneinander getrennt, wobei der Spalt aus Luft oder Vakuum besteht. Der Ring kann sich frei vom Hohlleiter weg und auf ihn zu bewegen, wodurch die optische Kopplungsstärke des evaneszenten Feldes moduliert wird.
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Alternativ kann Eingangslicht evaneszent in einen Ringresonator eingekoppelt und die übertragene Leistung überwacht werden. Licht, das einen linearen Wellenleiter durchläuft, wird dabei evaneszent in den Ringresonator eingekoppelt und verursacht Phasen- und Leistungsverschiebungen des übertragenen Feldes in Abhängigkeit von der Frequenz des Eingangslichts oder dem Abstand des Spalts. In einer weiteren Alternative wird das Licht in einer Mach-Zehnder-Konfiguration verzweigt und das rekombinierte Feld kann eine Fano-Resonanz erzeugen, die zu einer asymmetrischen Resonanz in der übertragenen Leistung ergibt, oder Eingangslicht wird in einem Mach-Zehnder-Interferometer geteilt, um eine Fano-Resonanzbedingung zu erzeugen.
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Bei allen aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung müssen folgende Nachteile in Kauf genommen werden:
- Alle oben beschriebenen Messverfahren sind kein guter Indikator für die Verschiebung der Prüfmasse. Bei dehnungsbasierten Messungen gibt es mehrere potenzielle Quellen für Übersprechen und Drift. Die mechanische Reaktion auf Dehnung basiert auf der implementierten Oszillatorgeometrie, der Poissonzahl und dem Elastizitätsmodul des Materials. Diese Reaktion wird mit der optoelastischen Reaktion des Wellenleitermaterials vermischt, wobei die Eingangsdehnung den Brechungsindex moduliert. Dies führt zu einer effektiven Änderung der optischen Weglänge, die sich mit der physikalischen Weglängenänderung durch die Dehnung summiert. Selbst wenn diese Effekte effektiv berücksichtigt werden, unterliegen die Materialparameter einer zeitlichen Alterung und einer Temperaturdrift, was bedeutet, dass sie regelmäßig neu kalibriert werden müssen.
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Bei Konstruktionen, die auf Spaltänderungen beruhen, ist das Verhältnis zwischen Verschiebung und der übertragenen Leistung viel direkter und hängt von weniger Parametern ab. Der Nachteil hier ist allerdings, dass Leistungsschwankungen im Laser oder in den vorgeschalteten Komponenten nicht von einer Modulation des Spaltabstandes abhängen. Es gibt Strategien, um diesem Problem entgegenzuwirken, aber sie stellen einen zusätzlichen Schritt in der Messkette dar.
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Aus der deutschen Veröffentlichung
DE 11 2011 106 020 T5 ist ein System mit einem optomechanischen Gyroskop-Gerät bekannt. Eine optomechanische Scheibe agiert als ein optischer Ringresonator und ein mechanischer Scheibenresonator. Ein Drivelaser generiert ein optisches Drivesignal. Ein Drivekanal agiert als ein Wellenleiter für das optische Drivesignal und schließt Driveelektroden in einer ersten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe ein. Die Driveelektroden, erregen den Ring durch evaneszente Kopplung. Ein Drivefotodetektor ist konfiguriert, ein optisches Ausgangssignal vom Drivekanal zu empfangen. Ein Abtastleser generiert ein optisches Abtastsignal. Ein Abtastkanal agiert als ein Wellenleiter für das optische Abtastsignal und schließt Abtastelektroden in einer zweiten Nähe in Bezug auf die optomechanische Scheibe ein. Ein Abtastfotodetektor ist konfiguriert, ein optisches Ausgangssignal vom Abtastkanal zu empfangen.
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Aus der US-amerikanischen Offenlegungsschrift
US 2016 / 0 069 686 A1 ist eine integrierte optomechanische Scheibenvibrationsgyroskopvorrichtung umfassend einen mechanischen Oszillator mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Struktur bekannt. Die im Wesentlichen kreisförmige Struktur wird von einer Säule getragen und durch einen Spalt oder Schlitz mechanisch von einer umgebenden Struktur isoliert. Ein oder mehrere Aktoren sind über den Spalt oder Schlitz mit dem mechanischen Oszillator verbunden. Jeder der einen oder mehreren Aktoren ist dazu konfiguriert, den mechanischen Oszillator in einem Fahrmodus anzuregen. Ein oder mehrere optomechanische Hohlräume sind im Wesentlichen in einer durch den mechanischen Oszillator definierten Ebene angeordnet. Mindestens eine Komponente der einen oder mehreren optomechanischen Kavitäten ist auf oder in der im Wesentlichen kreisförmigen Struktur angeordnet. Jeder der mindestens einen oder mehreren optomechanischen Hohlräume ist dazu konfiguriert, eine Verschiebung des mechanischen Oszillators in einem Erfassungsmodus zu messen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Vorrichtung zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung anzugeben, die die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen minimiert. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 11. Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 13 bis 14.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung wird als optisches mikroelektromechanisches System, aufweisend eine Wellenleiterarchitektur mit einem optischen Ringresonator, aufweisend einen Ring als Wellenleiter, vorgeschlagen und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung miteinander gekoppelte Wellenleiter aufweist, wobei die miteinander gekoppelten Wellenleiter nanoskalige Spalte aufweisen, wobei die miteinander gekoppelten Wellenleiter relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
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Zunächst sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass im Rahmen der hier vorliegenden Patentanmeldung unbestimmte Artikel und Zahlenangaben wie „ein“, „zwei“ usw. im Regelfall als „mindestens“-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...“, „mindestens zwei...“ usw., sofern sich nicht aus dem jeweiligen Kontext ausdrücklich ergibt oder es für den Fachmann offensichtlich oder technisch zwingend ist, dass dort nur „genau ein...“, „genau zwei...“ usw. gemeint sein können. Weiterhin sind alle Zahlenangaben sowie Angaben zu Verfahrensparametern und/oder Vorrichtungsparametern im technischen Sinne zu verstehen, d.h. als mit den üblichen Toleranzen versehen, zu verstehen. Auch aus der expliziten Angabe der Einschränkung „wenigstens“ oder „mindestens“ o.ä. darf nicht geschlossen werden, dass bei der einfachen Verwendung von „ein“, also ohne die Angabe von „wenigstens“ o.ä., ein „genau ein“ gemeint ist.
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Unter einer Wellenleiterarchitektur wird die Anordnung eines inhomogenen Mediums verstanden, das durch seine physikalische Beschaffenheit eine Welle so bündelt, dass sie darin als Wanderwelle führbar ist. Insbesondere wird der Begriff in diesem Dokument für die Architektur eines Leiters für eine optische Welle benutzt. Bei miteinander gekoppelten Wellenleitern greifen elektromagnetische Wellen von einem Leiter auf einen anderen über.
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Ein optischer Ringresonator ist ein Ringresonator mit mehreren, typischerweise vier, Spiegeln, die einen Lichtstrahl auf einen geschlossenen Weg lenken. Dieser Weg ist also ein ringförmiger Wellenleiter und wird in diesem Dokument auch einfach als Ring bezeichnet. In einem optischen Ringresonator bildet sich eine fortlaufende Welle aus.
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Unter nanoskalig wird ein Größenbereich von ca. 1 bis 100 Nanometern verstanden.
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Unter dem Begriff „Mikrobearbeitung“ wird in diesem Dokument jede Bearbeitung eines Werkstoffs verstanden, die im Mikrobereich, d.h. im Bereich von einigen 10-6 mm, stattfindet.
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Der Begriff „Vakuum“ wird in diesem Dokument in seinem technischen Sinn verwendet. Mit anderen Worten muss ein „Vakuum“ kein absolutes Vakuum bedeuteten, sondern kann auch ein Gas unter einem Restdruck enthalten, der kleiner als der Umgebungsdruck ist.
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Durch die erfinderische Wellenleiterarchitektur mit optischem Ringresonator und miteinander gekoppelter relativ zueinander beweglicher Wellenleiter wird der optische Ringresonator als Reflektor und nicht als Sensorelement verwendet. Daher fließen Änderungen der Resonanzfrequenz des Rings selbst nicht in die Messung ein. Diese Änderungen können jedoch als Referenz verwendet werden, um Laserfrequenzrauschen, Temperaturdrift und Materialalterung zu kompensieren. Ein einzelner linearer Wellenleiter kann an einer evaneszent an den Ringresonator gekoppelt werden. Der Wellenleiter wird über eine gewisse Strecke weitergeführt, bevor er zum Ringresonator zurückkehrt und ein zweites Mal an einem anderen Ort koppelt. Der gesamte Pfad des optischen Schaltkreises stellt einen virtuellen Resonator mit variabler Pfadlänge dar. Im Gegensatz zu einem starren Ringresonator kann dieser virtuelle Resonator frei in seiner Größe verändert werden, indem der gesamte Ring bewegt wird. Ohne optische Verluste sind die Eingangs- und Ausgangsleistungen gleich, aber die Phase des optischen Feldes ist für Frequenzen auf beiden Seiten der virtuellen Ringresonanzfrequenzen umgekehrt. Diese Phasenumkehr ist unabhängig von der der optischen Leistung und kann mit Spektroskopietechniken wie beispielsweise der Pound-Drever-Hall Methode. Es wird die von dem virtuellen Ringresonator gebildete Resonanz gemessen.
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Die miteinander gekoppelten Wellenleiter weisen einen ersten Chip und einen zweiten Chip auf, wobei der erste Chip einen mechanischen Oszillator und einen Wellenleiter aufweist, während der zweite Chip einen Eingangs- und einen Ausgangswellenleiter aufweist. Unter einem Chip wird hier ein einzelnes, ungehäustes Stück eines Halbleiter-Wafers verstanden. In der Regel befindet sich auf einem Chip zumindest ein Bauteil, z. B. ein Transistor, Leuchtdiode, oder eine komplexe Baugruppe, z. B. integrierter Schaltkreis oder ein Mikrosystem, d.h. ein miniaturisiertes Gerät, eine Baugruppe oder ein Bauteil, dessen Komponenten kleinste Abmessungen im Bereich von 1 Mikrometer haben und als System zusammenwirken. Die derzeitigen Möglichkeiten der Mikrofabrikationstechnologie ermöglichen die Strukturierung von gekoppelten Wellenleitern mit nanoskaligen Spalten, die für eine effiziente evaneszente Kopplung der optischen Felder erforderlich sind. Außerdem kann das Spaltmaterial im Mikrobereich abgetragen werden, so dass die beiden Wellenleiter sich relativ zueinander bewegen können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der zweite Chip zusätzlich aktive und/oder passive optische Komponenten, wie beispielsweise wie eine Laserdiode, Photodetektoren, Phasen-/Leistungsmodulatoren und/oder elektrische Leitungen. auf.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der optische Ringresonator einen Ring mit einem Durchmesser auf, der derart bemessen ist, dass sich der Ring mit dem Eingangs- und Ausgangswellenleiter in mindestens einer Dimension überlappt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der optische Ringresonator einen Ring auf, der in den ersten Chip eingearbeitet ist. Durch die Möglichkeiten der Mikrobearbeitung lässt sich so der Chip mit minimalem Aufwand mit geringen Toleranzen herstellen.
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In einer alternativen Ausführungsform weist der optische Ringresonator einen Ring auf, der als separate Struktur auf dem ersten Chip aufgebracht ist. Auch in dieser Ausführungsform können die Möglichkeiten der Mikrobearbeitung für die Chipherstellung mit minimalem Aufwand mit geringen Toleranzen vorteilhaft einsetzen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der zweite Chip einen Eingangs- und Ausgangswellenleiter auf, der als separate Struktur auf dem zweiten Chip aufgebracht ist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist der Eingangs- und einen Ausgangswellenleiter in den zweiten Chip eingearbeitet. Auch bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen lassen sich Mikrobearbeitungstechniken vorteilhaft einsetzen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform herrscht zwischen dem Eingangs- und Ausgangswellenleiter und dem Ring des Ringresonators ein Spalt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Spalt luftgefüllt, wobei die Luftfüllung im Wesentlichen Umgebungsdruck aufweist.
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In einer alternativen Ausführungsform herrscht in dem Spalt ein Unterdruck gegenüber der Umgebung.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die miteinander gekoppelten Wellenleiter einen ersten Chip und einen zweiten Chip auf, wobei der erste Chip für die Verwendung als mechanischer Oszillator und der zweite Chip für die Leitung elektrooptischer Signale optimiert ist. Die Optimierung bezieht sich hier auf die Materialwahl für das Substrat und den Herstellungsprozess. Es werden zwei Chips vorgeschlagen, einer für den Bus-Wellenleiter und einer für die optischen und mechanischen Resonatoren. Der Bus-Wellenleiter-Chip könnte passive und aktive Elektronik/Optik zur Erzeugung des Lasers und zum Nachweis von Photonen enthalten. Das Material und die Herstellungsmethoden können auf diese Art von Siliziumtechnologie spezialisiert werden. Andererseits sollte der Resonatorchip mit Blick auf einen geringen mechanischen Verlust hergestellt werden, was häufig eine völlig andere Materialauswahl und Herstellungsmethode erfordert. Mit dem Zwei-Chip-Design kann sich ein Kompromiss zwischen opto-elektronischer Kompatibilität und geringem mechanischem Verlust vermeiden lassen.
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Das erfinderische Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung als optisches mikroelektromechanisches System ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- 1) Herstellung eines ersten Chips, aufweisend einen mechanischen Oszillator und einen Ring als Wellenleiter;
- 2) Herstellung eines zweiten Chips, aufweisend einen Eingangs- und einen Ausgangswellenleiter;
- 3) Fügen des ersten Chips auf dem zweiten Chip.
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Durch die getrennte Herstellung von erstem und zweiten Chip lassen sich diese mit weniger Aufwand herstellen als ein einteilig hergestellter Chip.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Fügen des ersten Chips auf dem zweiten Chip mittels Kleben.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform werden bei der Herstellung des ersten Chips und/oder des zweiten Chips Verfahren der Mikrobearbeitung eingesetzt, wodurch sich der Fertigungsaufwand der Chips minimiert ist.
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Die Bewegung des Rings hängt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsmessung direkter mit der einer Testmasse zusammen als dies beim Konzept der Dehnungsmessung aus dem Stand der Technik der Fall ist. Die Phasenverschiebung des optischen Feldes hängt im Gegensatz zum bekannten Spaltmesskonzept nicht von der Eingangsleistung ab. Der Ring selbst fungiert als lokale Referenz des alternden Materials des Wellenleiters, da der Ring seine eigenen, separaten und messbaren Resonanzfrequenzen hat. Die Überwachung sowohl der Ringresonanz als auch der virtuellen Ringresonanz ermöglicht eine Gleichtaktunterdrückung von Laserfrequenzrauschen, Temperaturdrift und Materialalterung, so dass die Kalibrierung weniger häufig erneuert werden muss.
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Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
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Es zeigen
- 1 schematisch eine erfindungsgemäße Wellenleiterarchitektur
- 2 schematisch eine praktische Implementierung der erfindungsgemäße Wellenleiterarchitektur als Zwei-Chip-Design.
- 3 schematisch ein Beispiel für die Implementierung des mechanischen Oszillatorchips
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Wellenleiterarchitektur. Auf der linken Seite der Figur ist zu sehen, dass ein Eingangsfeld Über einen Wellenleiter 20 an einem ersten Ort 1 evaneszent an einen Ringresonator mit einem Ring 10 koppelt, wie durch einen Pfeil nach rechts angedeutet ist. Der Wellenleiter 20 wird über eine gewisse Strecke weitergeführt, bevor er zum Ring 10 des Ringresonators zurückkehrt und an einem zweiten Ort 2 ein zweites Mal an den Ringresonator koppelt. Der gesamte optische Schaltkreis 30 ist als gepunkteter Pfad mit Pfeilen dargestellt, die die Richtung des wandernden Feldes angeben. Dieser gepunktete Pfad stellt einen virtuellen Resonator mit variabler Pfadlänge Länge dar.
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In der Darstellung auf der rechten Seite der Figur ist gezeigt, dass das Verschieben des Rings 10 des Ringresonators um eine Länge ΔL die Länge des virtuellen Ringresonators und damit die Resonanzfrequenz ändert. Im Gegensatz zu einem starren Ringresonator kann dieser virtuelle Resonator dadurch frei in seiner Größe verändert werden. Der genaue Weg des U-förmigen Wellenleiters 20 fern vom Ring 10 ist dabei nicht wichtig und kann beispielsweise mäandern, solange er für eine zweite Interaktion an einem zweiten Ort 2 mit dem Ring 10 zurückkehrt. Ohne optische sind die Eingangs- und Ausgangsleistungen gleich, aber die Phase des optischen Feldes ist für Frequenzen auf beiden Seiten der virtuellen Ringresonanzfrequenzen umgekehrt. Diese Phasenumkehr ist unabhängig von der der optischen Leistung und kann mit Spektroskopietechniken wie beispielsweise der Pound-Drever-Hall Methode gemessen werden.
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2 zeigt schematisch eine praktische Implementierung der erfindungsgemäße Wellenleiterarchitektur als Zwei-Chip-Design. Der Ring 10 ist auf einen ersten, mechanischen Chip 40 strukturiert. Ein zweiter, elektro-optischer Chip 50 enthält den Eingangs-/Ausgangswellenleiter 20 und möglicherweise aktive und passive optische Komponenten wie eine Laserdiode, Photodetektoren, Phasen-/Leistungsmodulatoren und/oder elektrische Leitungen. Der erste Chip 40 wird auf den zweiten Chip 50 geklappt, wobei der Durchmesser des Rings 10 des Ringresonators so bemessen ist, dass er mit dem Eingangs-/Ausgangswellenleiter 20 in der Draufsicht überlappt, wie in dem linken Teil der Figur unter (a) dargestellt ist. Der Ring 10 und der Eingangs-/Ausgangswellenleiter 20 können als separate Struktur auf der jeweiligen Oberseite des Substrats des jeweiligen Chips 40, 50 angeordnet sein, wie unter (b) gezeigt, oder in das Substrat des jeweiligen Chips 40, 50 eingearbeitet sein, wie unter (c) gezeigt. In beiden Fällen verbleibt zwischen dem Wellenleiter des Rings 10 und dem Eingangs-/Ausgangswellenleiter ein kleiner Spalt 60, der entweder mit Luft gefüllt sein oder auch ein Vakuum aufweisen kann, um eine evaneszente Kopplung zwischen den beiden Chips 40, 50 zu ermöglichen.
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3 zeigt schematisch ein Beispiel für die Implementierung des ersten, mechanischen Chips 40. Ein Teil des ersten, mechanischen Chips 10 ist mikrobearbeitet, damit sich eine Testmasse 11, auf der Ring 10 des Ringresonators angeordnet ist, in der angegebenen Richtung um ΔL bewegen kann. Da der Verschiebung um ΔL des Rings 10 des Ringresonators ausreicht, um die Größe des virtuellen Rings zu ändern, kann der Ringresonator auf eine Testmasse statt auf eine Feder des ersten, mechanischen Chips 10 aufgebracht werden, wo er frei von optoelastischen und dehnungsbedingten Einflüssen ist. Der erste, mechanische Chip 10 ist in der gezeigten Ausführungsform geätzt, damit sich die Testmasse entlang der Richtung und um den Betrag ΔL bewegen kann.
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Damit hängt die Bewegung des Rings 10 direkter mit der der Testmasse 11 zusammen als dies beim Konzept der Dehnungsmessung aus dem Stand der Technik der Fall ist. Die Phasenverschiebung des optischen Feldes hängt im Gegensatz zum bekannten Spaltmesskonzept nicht von der Eingangsleistung ab. Der Ring 10 selbst fungiert als lokale Referenz des alternden Materials des Wellenleiters 20, da der Ring 10 seine eigenen, separaten und messbaren Resonanzfrequenzen hat. Die Überwachung sowohl der Ringresonanz als auch der virtuellen Ringresonanz ermöglicht eine Gleichtaktunterdrückung von Laserfrequenzrauschen, Temperaturdrift und Materialalterung, so dass die Kalibrierung weniger häufig erneuert werden muss.
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Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Bezugszeichenliste:
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- 1
- erster Ort
- 2
- zweiter Ort
- 10
- Ring des Ringresonators
- 11
- Testmasse
- 20
- Wellenleiter, Eingang- und Ausgangswelleleiter
- 30
- optischer Schaltkreis
- 40
- erster, mechanischer Chip
- 50
- zweiter, elektro-optischer Chip
- 60
- Spalt
