共振传感器的杜芬非线性解决方案极限
摘要：非线性共振器的解决方案受到噪声的基本限制。当消除了所有其他噪声源时，共振器固有的热力学噪声限制了传感器的最终性能。对于线性共振器，通过提高驱动功率可以进一步提高传感分辨率。然而，这种趋势不能无限地持续下去，因为在足够高的驱动功率下，非线性效应会出现并影响噪声性能。因此，共振器的非线性特性在确定其终极分辨率限制方面起着不可分割的作用。最近，有几项研究对非线性共振器作为传感器的特性性能进行了研究，并得出了令人费解的结论：提高共振器的品质因数并不能改善其在热力学限制下的传感分辨率。在本研究中，我们进一步分析了终极分辨率限制，并描述了在小于和大于共振器衰减时间的积分时间下的不同性能区间。我们提供了一个解释杜芬非线性对闭环传感器分辨率影响的解析模型，并使用数值模拟验证了该模型。与以前的研究相比，我们的模型和模拟结果表明，在某些条件下，通过最大化共振器的品质因数可以改善杜芬共振器的最终传感分辨率。通过对纳米机械薄膜共振器的测量，我们实验证实了该模型，并证明了可以实现超越以前已知限制的频率分辨率。
作者：Tom''as Manzaneque, Murali K. Ghatkesar, Farbod Alijani, Minxing Xu, Richard A. Norte, Peter G. Steeneken
论文ID：2205.11903
分类：Applied Physics
分类简称：physics.app-ph
提交时间：2023-05-25