随着电子技术的快速发展,集成光波导电磁场传感器引起了越来越广泛的关注。因其体积小,带宽宽,抗电磁干扰等优势,因此在相关科学技术领域都得到了应用,特别是在电磁兼容技术方向。本文基于集成光学的基本原理,使用铌酸锂作为材料,采用非对称MZI波导结构,设计制作反射式集成光波导电磁场传感器,并对其进行测试、校准。主要工作如下:(一)本文首先介绍基于铌酸锂电光效应的MZI型集成电光强度调制器和集成光波导电磁场传感器的原理。传感器的线性工作点的稳定对传感器的各性能指标起到关键作用,本文采用波长调谐的方式对工作点进行控制,减小传感器的工作点的漂移。(二)设计器件电极结构。反射式集成光波导电场传感器采用锥形偶极子电极结构,以求扩大带宽,改变结构参数进行数值仿真,由仿真结果得到最佳结构参数。反射式集成光波导磁场传感器则采用双负载环形天线结构,同样通过仿真结果分析获得最佳结构尺寸,两种传感器都是基于MZI结构。(三)本文设计反射式非对称MZI集成光波导电磁场传感器,单光路传输,利用保偏环形器来连接激光光源,分路器和反射式波导传感器,结构更加紧凑,探头体积减小,更易于装配使用。(四)将传感测量系统集成化,对电磁场传感器进行性能测试实验。由于EDFA的增益放大特性,因此本论文采用EDFA来作为光探测器的前置放大器,以求增大器件信噪比,提高传感器的灵敏度。基于仿真结果设计反射式非对称MZI型集成光波导电场传感器,搭建电场传感系统,对传感器的频率响应和线性动态等进行测试。将制作完成好的集成光波导电场传感器放置在TEM cell内,在250 kHz~400 MHz范围内的进行频率响应测试,保持TEM cell内电场强度为11.2 V/m不变,测试结果表明电场传感器的频率响应较为平坦。接着在0.044 V/m~7.9 V/m范围内,对电场传感器线的性动态进行测试实验,此时频率f(28)100 MHz,由测试结果可知传感器的线性动态效果较好。接着搭建高斯脉冲发生装置,用电场传感器探测高斯脉冲信号,实验结果表明电场传感器能够较准确地还原被测电场信号。基于仿真结果设计反射式非对称MZI型集成光波导磁场传感器,并对磁场传感器的频率响应和线性动态等进行测试实验。保持TEM cell内磁场强度为0.03 A/m不变,在30 MHz~400 MHz范围内,对器件的频率响应进行测试,由实验可知其频率响应较为平坦。接着在0.003 A/m~0.02 A/m范围内,对磁场传感器进行线性动态测试实验,此时频率f(28)200 MHz,由测试结果可知,磁场传感器的线性动态效果较好。当传感系统的信噪比为3 dB时,高量程反射式集成光波导电场传感器的最小可探测电场强度为0.35 V/m,低量程反射式集成光波导电场传感器的最小可探测电场强度为0.044 V/m。高量程反射式集成光波导电场传感器的最小可探测脉冲场强度为6 KV/m,低量程反射式集成光波导电场传感器的最小可探测脉冲场强度为0.35 KV/m。低量程反射式集成光波导磁场传感器的最小可探测磁场强度为0.003A/m,高量程反射式集成光波导磁场传感器的最小可探测磁场强度为0.005 A/m。