微波辅助合成TiO2及其光催化性能的研究 摘要：以TiCl 4为原料，采用微波辅助合成法制备了纳米TiO 2 光催化剂。利用SEM、XRD、TEM、TG-DTA 等技术。对产物进行了表征，并以制备的TiO 2 为催化剂，通过酸性品红水溶液的光催化降解实验考察了该催化剂的光催化反应性能。 关键词：微波辅助合成;催化性能;TiO 2 ;光催化 前言： 二氧化钛具有特殊的物理化学特性及电子能带结构，光催化活性高，作为光催化材料广泛地应用于环境保护和污染治理的研究应用领域[1]。TiO2的制备方法影响着二氧化钛催化剂的形态结构，从而也大大影响了其光催化性能，因而为了获得具有高活性的光催化剂，TiO2的制备技术也被广泛而深入地进行了研究[2~4]。制备纳米TiO2有很多方法，常用的有胶-凝胶法[2]、电化学(elect rochemist ry)法[3]、CVD(Chemical Vapor Deposition)法[4]、溅射法和真空蒸镀法等。微波能作为一种新型的加热方式，主要优点在于对反应体系快速升温、加快反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性等，因而广泛地应用于材料加工与合成等诸多方面。本研究利用微波辅助合成的新方法，制备纳米TiO2光催化剂，研究催化剂的结构特点及光催化特性，旨在寻求微波法在TiO2纳米光催化剂制备领域的实际应用。 正文： 1 纳米TiO 2 光催化机理 半导体粒子具有能带结构,一般由添满电子的低能价带和高能导带构成,价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度的光照射半导体时,价带上的电子(e-)被激发跃迁到导带,在价带上产生空穴(h+),并在电场作用下分离并迁移到粒子表面。光生空穴因具有极强的得电子能力,而具有很强的氧化能力,将其表面吸附的OH-和H2O分子氧化成·OH自由基,而·OH几乎无选择地将有机物氧化,并最终降解为CO2和H2O。也有部分有机物与h+直接反应,而迁移到表面的e-则具有很强的还原能力。光催化机理可用下式表示: 在整个光催化反应中,·OH起着决定作用。半导体内产生的电子-空穴对存在分离/被俘获与复合的竞争,电子与空穴复合的几率越小,光催化活性越高。半导体粒子尺寸越小时,电子与空穴迁移到表面的时间越小,复合的几率越小;同时粒子尺寸越小,比表面积越大,
石英晶体谐振器 一、术语解释 1、标称频率：晶体技术条件中规定的频率，通常标识在产品外壳上。 2、工作频率：晶体与工作电路共同产生的频率。 3、调整频差：在规定条件下，基准温度（25±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的偏差。 4、温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度 （25±2℃）时工作频率的允许偏差。 5、老化率：在规定条件下，晶体工作频率随时间而允许的相对变化。以年为时间单位衡量时称为年老化率。 6、静电容：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容，通常用C0表示。 7、负载电容：与晶体一起决定负载谐振频率fL的有效外界电容，通常用CL表示。负载电容系列是：8PF、12PF、15PF、20PF、30PF、50PF、100PF。只要可能就应选推荐值：10PF、20PF、30PF、50PF、100PF。 8、负载谐振频率（fL）：在规定条件下，晶体与一负载电容相串联或相并联，其组合阻抗呈现为电阻性时的两个频率中的一个频率。在串联负载电容时，负载谐振频率是两个频率中较低的一个，在并联负载电容时，则是两个频率中较高的一个。 9、动态电阻：串联谐振频率下的等效电阻。用R1表示。 10、负载谐振电阻：在负载谐振频率时呈现的等效电阻。用RL表示。
RL＝R1（1+C0/CL）2 11、激励电平：晶体工作时所消耗功率的表征值。激励电平可选值有：2mW、1mW、、、、50μW、20μW、10μW、1μW、μW等 12、基频：在振动模式最低阶次的振动频率。 13、泛音：晶体振动的机械谐波。泛音频率与基频频率之比接近整数倍但不是整数倍，这是它与电气谐波的主要区别。泛音振动有3次泛音，5次泛音，7次泛音，9次泛音等。 二、应用指南 石英晶体谐振器根据其外型结构不同可分为HC-49U、HC-49U/S、 HC-49U/S?SMD、UM- 1、UM-5及柱状晶体等。 HC-49U适用于具有宽阔空间的电子产品如通信设备、电视机、电话机、电子玩具中。 HC-49U/S适用于空间高度受到限制的各类薄型、小型电子设备及产品中。 HC-49U/S?SMD为准表面贴装型产品，适用于各类超薄型、小型电脑及电子设备中。 柱状石英晶体谐振器适用于空间狭小的稳频计时电子产品如计时器、电子钟、计算器等。 UM系列产品主要应用于移动通讯产品中，如BP机、移动手机等。 石英晶体谐振器主要用于频率控制和频率选择电路。本指南有助于确保
进展评述 微波辅助有机合成中“非热效应”的研究方法 陈新秀 徐 盼 夏之宁3 (重庆大学化学化工学院 重庆 400030) 摘 要 微波作为一种新颖的加热方式,极大地提高了有机合成的效率。对于微波促进有机合成反应机理,人们提出了它具有“非热效应”。本文从微波对分子的影响、微波光量子对化学键的影响以及微波对化学 反应的影响3个方面,对“非热效应”存在的理论依据进行了阐述;从理论、实验以及两者相结合的角度,对“非 热效应”的研究方法与技术进行了综述。 关键词 微波 有机合成 非热效应 Methods for N on2therm al Microw ave E ffects in Microw ave Assisted Organic synthesis Chen X inxiu,Xu Pan,X ia Zhining3 (C ollege of Chemistry and Chemical Engineering,Chongqing University,Chongqing400030) Abstract As a new heating technology,the microwave extraordinarily im proves the efficiency in organic synthesis. The investigations on the mechanism of microwave2accelerated organic synthesis were supposed to be a“non2thermal effects”.The theoretical foundation of non2thermal effects was studied on the basis of the im pact of microwave on m olecules, chemical bonds and the chemical reactions.The studying methods and the especial technologies for evidencing the non2 thermal effects in microwave assisted organic synthesis were reviewed. K eyw ords M icrowave,Organic synthesis,N on2thermal effects 微波作为一种新型的加热方式已被广泛应用于有机合成等领域。在过去30年,微波辅助合成方法已被应用到几乎所有类型的有机反应。与传统加热方式相比,微波辐射可提高反应的产率或大大缩短反应时间[1,2],有时还表现出和常规加热不同的选择性[3,4]。尽管已有大量有关微波合成的研究报道,但是相比于常规加热方式,微波加速或改变化学反应的原因并不十分清楚。目前认为微波存在3种可能的效应:微波热效应,特殊的微波效应,微波非热效应。微波热效应及其特殊效应,已得到大家的认可[5];而微波“非热效应”的存在与否,至今依然是微波化学领域争论的一个焦点。 微波非热效应是指不能用单纯的热Π动力学效应或者特殊微波效应解释的微波场对化学反应的影响,还有,微波作用使一个处于相同温度等反应条件下的合成产生了不同的效果,也被列为“非热效应”之类。对于一个有机反应微波能否产生“非热效应”,目前尚有较大的分歧[6～12],有的文献用实验证明有“非热效应”;而另外又有文献证明没有“非热效应”。后者认为微波辅助有机合成产生不一样效果的原因是温度控制不准的结果。对此争议采用证明的方法多种,但却不能令众人信服。鉴于对“非热效应”研究方法的归纳总结以及综合评价尚未见报道,本文根据“非热效应”的理论依据,从理论、实验以及两者相结合的角度,对合成领域中“非热效应”的研究方法与技术进行综述。 1 微波“非热效应”的理论依据 111 微波对分子存在影响 科技部国际合作项目(2006DFA43520)和国家自然科学基金项目(20775096)资助 2009201221收稿,2009203209接受
晶体谐振器 以下是用于石英晶体谐振器方面的专业术语: 水晶切：沿晶棒的晶轴切割晶元的方向。 晶元: 在考虑其几何形状，尺寸和方向等因素的基础上，沿晶棒的晶轴切割的一种压电材料 电极：连接晶元表面的一种电子传导薄膜，既用与晶元之间的导电部分。水晶栏：它保护晶体振荡器和装裱系统。 晶体单元等效电路：拥有与紧靠谐振的单元相同阻抗的电路。 负载电容：与晶体相结合的有效电容，它可以决定负载谐振频率。 标称频率：被指定为晶体频率特性的值。 共振频率：晶体单独时或晶体处于某特定条件下时，即其电阻抗被抵抗时两者频率的较小的值。 负载谐振：在特定条件下即相连接的电阻抗具有抵抗时，晶体与串联或并联电容时的任一频率。此频率为当负载电容串联时，那个较小值。 谐振阻抗（等效电阻）：在共振频率下晶体本身的阻抗。 负载共振阻抗：在负载频率下，与固定的外部电容相串联时的晶体的阻抗。
动态感应系数：在等效电路中运动（串联）臂的感应系数。 动态电容：在等效电路中运动（串联）臂的电容。 静电容：在电极之间的静电容，及装裱系统中的偏离电容。 电容率：指静电容与动态电容的比值。 泛音顺序：指定给振动的连续泛音的顺序，振动模式是由基本要素相关的整体数量构成的统一体。 多余反应：晶体本身所具有的频率反应，但并不是主要的和所需要反应。频率偏差：在特定温度下（通常为25℃），与标称频率之间的可允许的差值。 工作范围温度：在指定的温度范围内，晶体可以正常运行。 储存温度范围：当晶体不工作时，其标准特性仍可维持的一个温度范围。激励功率：当晶体处于工作状态下的电压和电流的值。 老化率：处于所有参数（如谐振频率）和时间之间存在的关系。 绝缘电阻：石墨之间或石墨与容器之间的电阻。 Q值：在一个由负载，电容和电阻组成的共振电路中，显示电路中电流和电压频率之间关系的共振曲线敏锐度数值。
环形振荡器 设计要求： 设计一环形振荡器，频率在120KHz 左右，尽量降低振荡频率和电源电压的相关性。 设计： 环形振荡器是有奇数个反相器构成的环形回路。电路如下图所示： 本设计中，由于振荡频率要求在120KHz 的低频，根据提供的工艺，寄生电容和电阻都很小，要实现如此之低的振荡频率需要非常多的反相器串联，电路冗长庞大。所以采用需要外加阻容元件降低工作频率。电路如下图所示。 反相器内部电路： 本设计要求尽量降低振荡频率和电源电压的相关性。造成这个相关性的原因主要来自电路的寄生电阻电容： 1． 对管的输出电阻Rn 或Rp 。 2 ()2n n THN VDD R KP W VDD V L =-可见VDD 越大，此电阻越小，振荡频率越高。 2． 寄生电容Cgd ，Cgs 。这两个参数对电源的相关性较小，但是也受一定的影响。 可见， 要有效降低振荡频率和电源电压的相关性，可采用外部的远大于寄生参数的元件来吸收寄生参数以达到目的。经分析，电路受电源影响较大的是对管的输出电阻Rn 或Rp, 它们的阻值大约为几千欧，这里，把外部的电阻取在400K 可以有效地降低相关性。根据振荡频率120KHz ，计算出τ=0.00833ms ，每一级的平均时延为/3τ=0.00278ms ，需要的电容
大小为3C R τ ==6.94pF 。这里设计的反相器输出端本身就有800fF 的电容，再考虑到寄生 电阻，电容，这里将外接电容的值取为5.5pF 。 Spice 网表文件： * Waveform probing commands .probe .options probefilename="ring_my1.dat" + probesdbfile="E:\Program Files\Tanner EDA\S-Edit\tutorial\schematic\ring_my1.sdb" + probetopmodule="ring_my1" .lib "E:\Gspice\HSPICE2002\H06MIXDDCT10V02.LIB" tt .lib "E:\Gspice\HSPICE2002\H06MIXDDCT10V02.LIB" resistor .lib "E:\Gspice\HSPICE2002\H06MIXDDCT10V02.LIB" bjt .SUBCKT inv in out Gnd Vdd c2 out Gnd 800ff m1p out in Vdd Vdd pmos L=5u W=12u mn1 out in Gnd Gnd nmos L=5u W=8u .ENDS * Main circuit: ring_my1 C1 N3 Gnd 5.5pF C2 N2 Gnd 5.5pF C3 a7 Gnd 5.5pF Xinv7 a7 OUT Gnd Vdd inv Xinv_1 N3 N5 Gnd Vdd inv Xinv_2 N2 N1 Gnd Vdd inv .print tran OUT R4 N2 OUT 400K TC=0.0, 0.0 R5 N1 N3 400K TC=0.0, 0.0 R6 N5 a7 400K TC=0.0, 0.0 .tran 50n 14000000n start=800000n VCC Vdd GND PWL (0 5 8000000n 4.5 9000000n 4 10000000n 3.5 11000000n 3 12000000n 2.5 13000000n 2) * End of main circuit: ring_my1 这里用的仿真软件是Tanner 系列的T-Spice 。 仿真：
毕业设计（论文）文献综述 毕业设计（论文）题目微谐振器的动态特性分析 文献综述题目带有低噪音低功耗放大器的单片 CMOS-MEMS三轴加速器学院 专业 姓名 班级 学号 指导教师
微谐振器的动态特性分析和研究 一.前言： 随着信息技术的高速发展，人类的生产生活得到了极大地改善。微电子技术和传感技术的发展是信息技术的发展历程中两个十分重要的组成部分，有着十分关键的作用。信息的采集对信息系统至关重要，而传感器作为信息采集的主要器件，其性能情况直接决定着信息系统能否正常工作，因此传感器系统是整个系统的核心组成部分。在已知的自然界中存在着各式各样的信号，如速度、加速度、振动、声音、压力、重力、摩擦力等，这些信号都是非电学信号，在现有的科技条件下，是没办法直接进行处理控制的，因此在处理这些自然信号时，通常都是先将自然信号通过相对应的传感器，使之转化为可受控制的电学信号，然后再通过相应的电路系统进行识别，进而处理和控制这些自然信号。传感器自诞生以来就对人类的科技进歩发挥着重大的影响，传统的传感器由于制作工艺的不成熟，使得其体积大、成本高、精度低，经过技术不断的提高和改进，现在的新型传感器已经向着微型化、低成本、高精度的方向发展，其中MEMS传感器是典型的新型传感器系统。在传统的传感器系统中，传感器、执行器、信号处理电路、控制电路是分散开来的，但是MEMS传感器使用了最先进的微机械加工技术，将它们集成在了一起，因此获得了具有很高分辨率和很微型体积的新型传感器。MEMS传感器的这些特点，使得它在于电路系统的集成过程中十分便利，因而在很大程度上扩展了传感器技术的应用深度和应用领域。MEMS传感器与传统传感器相比具有可靠性高、稳定性强、体积小、成本低、重量轻和智能化等优势[5]。 MEMS( micro electromechanical system) 是指采用微机械加工技术可以批量制作的、集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口、通讯等于一体的微型器件或微型系统[1]。MEMS 技术的发展显示出巨大的生命力, 它把信息系统的微型化、多功能化、智能化和可靠性水平提高到新的高度。目前MEMS 产品如微传感器、微执行器和微电子机械部件正在工业过程控制、通讯、计算机和机器人、环境保护和监测、人类健康、战斗机、汽车运输和农业等领域得到广泛的应用。其中在工业仪表、打印机、传真机、汽车、医疗检测和DNA 分析等方面已取得可观的经济效益。 工业发达国家十分重视MEMS 技术的发展,把MEMS看作是一个21世纪新的经济增长点, 并投入人力和财力大力推进MEMS的开发和研究, 积极促进其产业化发展的速度。 展望21 世纪初期的一、二十年, MEMS技术将会有更大的发展,新原理、新功能、新结构的微传感器、微执行器、微型机构以及微系统将会不断出现。MEMS的发展将像微电子一样, 对科学技术和人类生活产生革命性的影响, 并可望形成类似于微电子
光学微环谐振腔的研究与应用 摘要：随着光纤通信技术的发展，光通信网络需要不断地提高工作性能和降低运营成本，其核心技术在于光波导器件的微型化、集成化和规模化，与此同时未来全光网络迫切需要能够实现多种功能的新型光波导器件。微环谐振器(简称微环)满足了上述两个要求，其微纳米量级的尺寸非常适于大规模单片紧密集成。 本文首先说明了光的全反射理论和波导的基本结构。然后介绍了光学微环谐振腔器件原理和他们的光学传输特性。基于绝缘体上硅波导（Silicon-On-Insulator SOI）的微纳米环形谐振腔，由于其尺度为微纳米范围，具有超高的集成度并且其加工技术可以和互补型金属氧化物半导体(Complementary metal–oxide–semiconductor COMS)工艺相兼容，使其正在成为光器件加工的诱人方案。我们在这里提出一种耦合的集成光波导结构，这样的结构可以使集成化的光波导陀螺的灵敏度得到加强。 关键词: 微谐振腔, 光波导，SOI，陀螺 RESEARCH&APPLICATIONS OF OPTICAL MICRORING RESONATORS Abstract With the development of fiber-optic communication technologies, high-performance and low-cost are both desirable for optical communication networks.The core technology includes small-size optical waveguide devices with the potentials for integrations.In addition, optical waveguide devices with various functions for all optical signal processing are becoming more important for the realization of future all-optical networks.The microring resonator is a suitable candidate to meet these two requirements.Moreover, its small size is very suitable for integration with large dimension. In this thesis, we first introduce the light of total internal reflection (TIR) theory and the basic structure of waveguide. Then we introduce the principle of mcroring
石英晶体振荡器的基本工作原理及作用 (1)石英晶体振荡器（简称晶振）的结构石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化矽的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑胶封装的。(2)压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐 振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 (3)符号和等效电路石英晶体谐振器的符号和等效电路如图所示。当晶体不振动时，可把它看 成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个pF到几十pF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L來等效。一般L的值为几十mH到几 百mH。晶片的弹性可用电容C來等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因 摩擦而造成的损耗用R來等效，它的數值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小， R也小，因此回路的品质因數Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只 与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定性。
微波辅助化学合成和绿色化学 引言 绿色化学又称环境无害化学，它涉及到化学合成、催化、生物化学、分析化学等不同领域, 其核心是利用化学原理从根本上消除化学工业对环境的污染，少产废物，甚至不产废物，达到“零排放”的特点。为了使化学合成过程与环境达成友好的协调，人们通常期望采用清洁的实验技术、清洁的反应物、清洁的反应溶媒以及尽可能温和的实验条件进行高选择性的、高收率的化学合成。清洁的实验技术有电解化学合成、微波化学合成、光化学合成和催化合成等等；清洁的反应溶媒有超临界水、超临界CO2、离子性液体，或者不需反应溶媒的固相合成反应；清洁的反应物有有机锡的化合物等。 微波技术用于化学合成最早可追溯到1986年，当时加拿大的R.Gedye 等实验中发现： 和传统的加热方式如电加热、油浴加热相比，微波辅助化学合成的反应速度大大的得以提高。 此外，由于微波反应还具有重现性高、环保、选择性高等诸多特点，迅速引起了人们的广泛关注。自90年代后半期以来，有关微波合成的报导逐年呈上升趋势，至今 已有1000多篇相关报导。事实上，现在有机合成类代表 性杂志如Tetrahedron Letters,Synlett 等基本上每期上都刊登有微波合成的文章。此外，现已有关于微波化学的书籍出版、微波化学的学术论坛也方兴未艾。在美国，微波辅助化学合成已走进课堂，并得到了老师和学生们的高度认可。 微波加热原理和特徵 微波是频率位于300GHz 和300MHz ，波长介于1mm 和1m 之间的电磁波，家用微波炉的频率为2.45GHz ，波长为12.2cm 。在比该波长更短的可见光、紫外光的幅射下，分子由於受到激发，很容易发生光化学反应，但微波的能量相对较小，不会引起分子的光化学反应。和传统的加热方式相比，微波加热的速度快的多，大多数研究表明：采用微波加热的化学反应所用时间通常为采用传统加热方式所用时间的千分之一甚至更少。目前，对微波加热机理的探讨很多，大多数都是从传统的电磁波物理学理论出发对其加以解释的，可简单地描述如下：分子在微波的辐射下(电场的作用下) ，转向偶极矩发生变化，由於摩擦产生热量。 微波和物质的相互作用 可以看出：在微波加热的情况下，热量来自分子本身，这和传统的加热方式--热量来自热源并经过物质的热传导有明显的区别。因此，微波更适合于对极性物质的加热。下表中给出了一些溶媒(10ml)在微波辐射下的升温速度, 可以看出：极性溶媒的升温速度比非极性溶媒的升温速度快的多。故在采用微波加热进行化学合成的过程中，溶媒的选择显得非常重要。 溶媒 温度(。 C) 沸点(。 C) 电荷诱导率 30秒 60秒 H2O 62 104 100 80.10 198419861988199019921994199619982000 200 400 600 800 1000 t o t a l p a p e r year
AN2867 应用笔记 ST微控制器振荡器电路 设计指南 前言 大多数设计者都熟悉基于Pierce(皮尔斯)栅拓扑结构的振荡器，但很少有人真正了解它是如何工 作的，更遑论如何正确的设计。我们经常看到，在振荡器工作不正常之前，多数人是不愿付出 太多精力来关注振荡器的设计的，而此时产品通常已经量产；许多系统或项目因为它们的晶振 无法正常工作而被推迟部署或运行。情况不应该是如此。在设计阶段，以及产品量产前的阶 段，振荡器应该得到适当的关注。设计者应当避免一场恶梦般的情景：发往外地的产品被大批 量地送回来。 本应用指南介绍了Pierce振荡器的基本知识，并提供一些指导作法来帮助用户如何规划一个好的 振荡器设计，如何确定不同的外部器件的具体参数以及如何为振荡器设计一个良好的印刷电路 板。 在本应用指南的结尾处，有一个简易的晶振及外围器件选型指南，其中为STM32推荐了一些晶 振型号(针对HSE及LSE)，可以帮助用户快速上手。
目录ST微控制器振荡器电路设计指南目录 1石英晶振的特性及模型3 2振荡器原理5 3Pierce振荡器6 4Pierce振荡器设计7 4.1反馈电阻R F7 4.2负载电容C L7 4.3振荡器的增益裕量8 4.4驱动级别DL外部电阻R Ext计算8 4.4.1驱动级别DL计算8 4.4.2另一个驱动级别测量方法9 4.4.3外部电阻R Ext计算 10 4.5启动时间10 4.6晶振的牵引度(Pullability) 10 5挑选晶振及外部器件的简易指南 11 6针对STM32?微控制器的一些推荐晶振 12 6.1HSE部分12 6.1.1推荐的8MHz晶振型号 12 6.1.2推荐的8MHz陶瓷振荡器型号 12 6.2LSE部分12 7关于PCB的提示 13 8结论14
晶体振荡器工作原理 石英晶体振荡器是高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，以及通信系统中用于频率发生器、为数据处理设备产生时钟信号和为特定系统提供基准信号。 石英晶体振荡器的基本原理 石英晶体振荡器的结构 石英晶体振荡器是利用石英晶体（二氧化硅的结晶体）的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片（简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等），在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 压电效应 若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。 符号和等效电路 当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个PF到几十PF。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。一般L的值为几十mH 到几百mH。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1pF。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100Ω。由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。 谐振频率 从石英晶体谐振器的等效电路可知，它有两个谐振频率，即（1）当L、C、R支路发生串联谐振时，它的等效阻抗最小（等于R）。串联揩振频率用fs表示，石英晶体对于串联揩振频率fs呈纯阻性，（2）当频率高于fs时L、C、R支路呈感性，可与电容C。发生并联谐振，其并联频率用fd表示。根据石英晶体的等效电路，可定性画出它的电抗—频率特性曲线。可见当频率低于串联谐振频率fs 或者频率高于并联揩振频率fd时，石英晶体呈容性。仅在fs＜f＜fd极窄的范围内，石英晶体呈感性。 石英晶体振荡器类型特点 石英晶体振荡器是由品质因素极高的石英晶体振子（即谐振器和振荡电路组成。晶体的品质、切割取向、晶体振子的结构及电路形式等，共同决定振荡器的性能。国际电工委员会（IEC）将石英晶体振荡器分为4类：普通晶体振荡（TCXO），电压控制式晶体振荡器（VCXO），温度补偿式晶体振荡（TCXO），恒温控制式
硅基槽型微环谐振器及其调谐特性研究 洪建勋１＊，刘 莹１，陈 伟２ （１．武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉４３００７０；２．武汉理工大学自动化学院，湖北武汉４３００７０） 摘要：仿真和实验研究了含槽型（ｓｌｏｔ）光波导的反馈波导型微环谐振器的特性，将槽型光波导集成到Ｓｉ基微环谐振器中，丰富Ｓｉ基光波导的功能，为新型光电子器件的实现提供途径。通过锥形波导结构实现从传统波导到槽型波导的模式转换，减小传输损耗，采用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）研究了光功率的分布和模式转换过程。结果显示，光功率逐渐转移到锥形结构两侧的槽型波导中并最终形成槽型波导中的传输模式，通过优化锥形结构能实现较高的模式转换效率，可以达到９０％以上。采用电子束刻写技术和等离子刻蚀技术制备了反馈波导型槽型微环谐振器。实验显示，锥形波导能够实现模式的转换，光传输过程良好。通过在槽型波导中填充电光聚合物来改变槽型光波导的折射率，测量结果显示，传输谱谐振峰发生了明显移动，移动幅度达到５．６ｎｍ，器件具备很好的可调谐性。 关键词：Ｓｉ基；槽型波导；传输谱；锥形；可调谐性 中图分类号：ＴＮ２５６；ＴＮ２５２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５－００８６（２０１４）０９－１６６８－０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｌｏｔ ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｕｎａｂｌｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ＨＯＮＧ Ｊｉａｎ－ｘｕｎ１，ＬＩＵ Ｙｉｎｇ１，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ ２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｕｔｏ－ｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｌｏｔ ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｓｌｏｔ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｒｉｃｈ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｄｖａｎｃｅｄ ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅ ｔａｐｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔｏ ｓｌｏｔ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｔｒａｎｓ－ｍｉｓｓｉｏｎ ｌｏｓｓ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ（ＦＤＴＤ）ｍｅｔｈｏｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｓｌｏｔｓ ａ－ｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｔａｐｅｒ ａｄｉａｂａｔｉｃａｌｌｙ，ａｎｄ ｆｏｒｍｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｆｉｎａｌｌｙ．Ａｎ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｏｄｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｓ ｈｉｇｈ ａｓ ９０％ｃａｎ ｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎ．Ａ ｓｌｏｔ ｍｉ－ｃｒｏｒｉｎｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｉｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｏｎ ＳＯＩ ｗａｆｅｒ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙａｎｄ ｐｌａｓｍａ ｅｔｃｈｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｄｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ．Ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｔ ｉｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｂｙ ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐ－ｔｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｓｌｏｔ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｈｉｆｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅａｋｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｉｓ ａｓ ｌａｒｇｅ ａｓ５．６ｎｍ．Ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ａ ｇｏｏｄ ｔｕｎａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｔｏ ｔｕｎａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒ，ｏｐｔｉｃａｌｍｏｄｕｌａｔｏｒ ａｎｄ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｉ；ｓｌｏｔ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ；ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ；ｔａｐｅｒ；ｔｕｎａｂｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ １ 引 言 传统光波导通常由两种具有不同折射率的材料组成，且芯层材料的折射率大于包层材料的折射率。槽型（ｓｌｏｔ）光波导是一种新型的波导，通常由３层组成，各层的厚在几×１０到几×１０２ ｎｍ量 光电子·激光 第２５卷第９期 ２０１４年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ·Ｌａｓｅｒ Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１４＊ Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｘｈｏｎｇ＠ｗｈｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ 收稿日期：２０１４－０５－２９ 修订日期：２０１４－０７－２２ 基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金（２０１３－６９３）资助项目
石英晶体谐振器基本知识介绍 1、石英晶体谐振器简介 石英晶体谐振器是一种用于稳定频率和选择频率的重要电子元件。在有线通讯、无线通讯、广播电视、卫星通讯、电子测量仪器、微机处理、数字仪表、钟表等各种军用和民用产品中得到了日益广泛的应用。我公司的石英晶体谐振器不仅广泛应用于国家重点军事及航天工程中，也为“神舟”系列飞船及其运载火箭进行了多次成功配套。 2、石英晶体谐振器名词术语 1) 标称频率：晶体元件技术规范中规定的频率，通常标识在产品外壳上，它与晶体元件的实际工作频率有一定的差值。 2) 工作频率：晶体元件与其电路一起产生的振荡频率。 3) 调整频差：在规定条件下，基准温度（25℃±2℃）时工作频率相对于标称频率所允许的最大偏差。 4) 温度频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于基准温度（25℃±2℃）时工作频率的允许最大偏差。 5) 温度总频差：在规定条件下，在工作温度范围内相对于标称频率的允许最大偏差。 6) 等效电阻（ESR，Rr，R1）：又称谐振电阻。在规定条件下，石英晶体谐振器不串联负载电容在谐振频率时的电阻。 7) 负载谐振电阻（RL）：在规定条件下，石英晶体谐振器和负载电容串联后在谐振频率时的电阻。 8) 静电容（C0）：等效电路中与串联臂并接的电容，也叫并电容。 9) 负载电容（C L）：从石英晶体谐振器插脚两端向振荡电路方向看进去的全部有效电容为该振荡器加给石英晶体谐振器的负载电容。负载电容系列是：8pF、12pF、15pF、20pF、30pF、50pF、100pF。负载电容与石英谐振器一起决定振荡器的工作频率，通过调整负载电容，一般可以将振荡器的工作频率调到标称值。产品说明书中规定的负载电容既是一个测试条件，也是一个使用条件，这个值可以根据具体情况作适当调整，负载电容太大时杂散电容影响减少，但微调率下降；负载电容小时、微调率增加，但杂散电容影响增加，负载电阻增加，甚至起振困难。负载电容标为∞即为串联谐振。10) 频率牵引灵敏度（Ts）：为相对频率牵引范围对负载电容的变化率，即负载电容变化1pF时频率的相对变化值，它反映改变负载电容时引起频率变化的灵敏度，也称频率可调性。 11) 激励电平：为石英晶体谐振器工作时消耗的有效功率。常用标准有0.1、0.3、0.5、1、2mW，产品说明书中每种产品规定的激励电平值是一个测试条件，也是一个使用条件，实际使用中激励电平可以适当调整。激励强，容易起振，但频率老化加大。激励太强甚至使石英片破裂，降低激励，频率老化可以改善，但激励太弱时频率瞬间变差，甚至不易起振。
基于微环谐振器光力的研究 1 绪论 1.1光力的产生 早在1871年，James就已经预测了光可以产生力[1]。随着现代实验技术的发展，现在我们已经认识到光可以产生两种力：散射力和梯度力[2]。散射力我们可以将它形象的认为是一束光子打在物体上，光子携带的动量会转移给物体，从而在物体表面作用一个力，这个力的方向与光路的方向平行，大小与光的频率和能量密度有关，我们把这种力称之为散射力。光散射力在微腔、微环、干涉仪等方面的应用已经被广泛研究。光梯度力，与动态变化的电磁场有关系，我们可以将其认为是场与场之间的力[3]。放在不断变化电磁场中的物体会被极化，形成一个偶极子，处在电场中的偶极子会受到电场力的作用，大小与电场的强度有关，方向指向场强更大的方向。光梯度力相较于光散射力有着更大的数值，且更容易控制方向，因此在实际中有着更加广泛的应用。众所周知的“光镊”的原理就是依据光梯度力，操作毫米纳米级层次的物体[4][5]。 1.2光波导的原理 要想控制光沿着固定的方向和路径传播，就需要用合适的媒介来传播光。用来运输光的媒介我们称之为光波导。光波导是由光透明介质(如石英玻璃)构成的传输光频电磁波的导行结构。光波导的传输原理是在不同折射率的介质分界面上，电磁波的全反射现象使光波局限在波导及其周围有限区域内传播。只有特定角度、频率和模式的光才能在光波导中传输。为适应不同的用途，光波导有着各种各样的形状。当光在波导中传播时，电磁场并非全部局限在波导结构中，在波导周围有限区域内会有一个快速消散到空气中的消散场，我们把这个消散的场域称之为消散波。消散波是一个近场耦合，是许多应用的原理基础。 最近几年，由于对性能更好价格更低廉的新型光纤通信器件迫切需求以及波导制作技术和平面工艺水平的不断提高，微环谐振器在理论和实验方面得到了快速的发展，并成为构建和实现集成光子学功能器件的重要的基础光波导单元[6].环状波导的谐振效应使其具有独特的波长选择、高品质因子等特性。目前，微环谐振器结构在研究中已被大量地应用于制作激光调频器、光波导分插复用器、生物化学传感器、调制器、光开关等。
环谐振器基于电光聚合物行波调制器 Hidehisa Tazawa, Member, IEEE, Member, OSA, Ying-Hao Kuo, Ilya Dunayevskiy, Jingdong Luo, Alex K.-Y. Jen,Harold R. Fetterman, Fellow, IEEE, Fellow, OSA, and William H. Steier, Life Fellow, IEEE, Fellow, OSA 作者指出一个环谐振器的行波调制器具有电光聚合物AJL8/APC的带通调制特性特征。行波电极能够使一个7GHz的3dB带宽不受光谱范围控制的谐振器实现大约28GHz的高效调制。通过定义一个等效的半波电压环 调制器来评估调制灵敏度。结果表明，调制器在微波和毫米波光子学应用的潜力。 指数方面，模拟光链路，电光（EO）调制，电光聚合物，微波光子学，环谐振器，波导调制器。 一引言 为了满足在光传输系统中容量增加的需求，不仅要大力研究和发展一直执行的数字光纤链路，还有模拟光纤链路。在数字系统或基带操作中有必要为一个调制器在高速通信方面提供很宽的带宽。另一方面，在模拟系统或带通操作中，需要调制器具有载波频率波段内灵敏度高的特性。近来，带通操作【1】【2】引起了对谐振调制的极大兴趣。谐振电极或光学共振以降低操作带宽周围共振频率为代价降低驱动力来增强调制灵敏度。调制环和磁盘微共振是以光学谐振腔【2】-【6】为基础的。光学共振高Q值引起调制效率的提高，但是rf带宽被谐振腔的线宽【7】所限制。在这种基带带宽下或者射频频率等于一个自由光谱范围（RSF）谐振器带宽下的调制器是可操作的。电光聚合物和半导体环谐振器已经证明了【3】-【5】基带运算。基于毫米大小的铌酸锂磁盘谐振器的调制器已经证明【2】【6】微波和毫米波的高效率调制。此外，基于环谐振器的调制可以提供一个高三阶自由互调动态范围，这是在模拟光链路上【8】另一个优越性。 在本文中，我们已经证明了电光聚合物环形调制的带通操作。调制器的功能如下：1）在FSC下适度Q光学谐振和调制能够使一个7GHz波段实现大约28GHz的高效调制。2）调制器是一个波导器件，然而以前的基于铌酸锂磁盘谐振器的调制器则采用棱镜耦合来输入输出光。3）【9】分析中放弃电容采用移动电极显示FSR频率的高效调制。 二基于环谐振器调制器的灵敏度 为了评估实验数据，我们首先通过比较传统电光调制器半波电压Vttof来定义基于环谐振器调制器的灵敏度。环调制器原理图如图1所示。调制器由一个总线波导耦合电光材料的环谐振器组成。幅度的输出Eout由【10】τ给出，τ是环和波导之间恒定的振幅传输，ａ 是往返损耗因子，θ为往返的相位移动。（1） 一环谐振器（2）。当α=τ，共振时传输为零（θ =0）。这种情况被称为临界耦合，环的损失和耦合损失相等。对于α<τ，谐振器被认定为低于耦合，α>τ，谐振器被认定为超过耦合。透射光相位由参数（1）给出：Θ（θ）=arg （H（θ））。（3）图2显示了环谐振器在超过耦合（α=0.8，τ=0.7）和低于耦合（α=0.8，τ=0.9）下的传输和相位。在这两种情况下，共振和相位传输下降经历了快速变化随着共振相位移动往返。