[發(fā)明專利]用于三軸光纖陀螺的硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811519334.4
• 申請(qǐng)日: 2018-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN109612452A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?jiān)葡?/a>;孫文寶;付振東;康佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津津航技術(shù)物理研究所
• 主分類號(hào): G01C19/72
• 分類號(hào): G01C19/72
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

1.一種用于三軸光纖陀螺的硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片，其特征在于，所述硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片由硅基芯片(1)和鈮酸鋰基芯片(2)拼接而成；

所述硅基芯片(1)上集成了輸入光波導(dǎo)(3-1)、1×3Y分支耦合器(3)、第七輸出光波導(dǎo)(4-1)、第一90°圓弧光波導(dǎo)(4-2)、第一方向耦合器(4)、第八輸出光波導(dǎo)(5-1)、第二90°圓弧光波導(dǎo)(5-2)、第二方向耦合器(5)、第九輸出光波導(dǎo)(6-1)、第三90°圓弧光波導(dǎo)(6-2)、第三方向耦合器(6)；

所述鈮酸鋰基芯片(2)上集成了第一Y分支耦合器(7)、第二Y分支耦合器(8)、第三Y分支耦合器(9)和對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)制作的金屬電極(10)；

所述硅基芯片(1)的三個(gè)方向耦合器的輸出光波導(dǎo)的外端面形成連接端；所述鈮酸鋰基芯片(2)中的三個(gè)Y分支輸入直波導(dǎo)段的外端面形成連接端；兩塊芯片的連接端相互拼接在一起并通過波導(dǎo)耦合工藝固定，拼接后，硅基芯片的三個(gè)方向耦合器各自的第一輸出直波導(dǎo)段分別與鈮酸鋰基芯片中的三個(gè)Y分支的輸入直波導(dǎo)段同軸。

2.如權(quán)利要求1所述用于三軸光纖陀螺的硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片，其特征在于，所述輸入光波導(dǎo)(3-1)是1×3Y分支耦合器(3)的輸入直波導(dǎo)，1×3Y分支耦合器(3)有三條輸出波導(dǎo)，分為第一輸出波導(dǎo)(3-2)、第二輸出波導(dǎo)(3-3)、第三輸出波導(dǎo)(3-4)，第一輸出波導(dǎo)(3-2)對(duì)應(yīng)1×3Y分支耦合器(3)的第一輸出端口，第二輸出波導(dǎo)(3-3)對(duì)應(yīng)1×3Y分支耦合器(3)的第二輸出端口，第三輸出波導(dǎo)(3-4)對(duì)應(yīng)1×3Y分支耦合器(3)的第三輸出端口；

1×3Y分支耦合器(3)的第一輸出端口、第二輸出端口、第三輸出端口分別與第一方向耦合器(4)的第一輸入端(4-3)、第二方向耦合器(5)的第一輸入端(5-3)和第三方向耦合器(6)的第一輸入端(6-3)相連；

第一方向耦合器(4)的第二輸入端(4-4)、第二方向耦合器(5)的第二輸入端(5-4)和第三方向耦合器(6)的第二輸入端(6-4)分別連接第一90°圓弧光波導(dǎo)(4-2)、第二90°圓弧光波導(dǎo)(5-2)和第三90°圓弧光波導(dǎo)(6-2)；

第一90°圓弧光波導(dǎo)(4-2)、第二90°圓弧光波導(dǎo)(5-2)和第三90°圓弧光波導(dǎo)(6-2)分別與第七輸出光波導(dǎo)(4-1)、第八輸出光波導(dǎo)(5-1)和第九輸出光波導(dǎo)(6-1)連接，第七輸出光波導(dǎo)(4-1)與1×3Y分支耦合器(3)的第一輸出波導(dǎo)(3-2)和第二輸出波導(dǎo)(3-3)交叉，第八輸出光波導(dǎo)(5-1)與1×3Y分支耦合器(3)的第三輸出波導(dǎo)(3-4)交叉；第一方向耦合器(4)的第二輸出端(4-6)、第二方向耦合器(5)的第二輸出端(5-6)和第三方向耦合器(6)的第二輸出端(6-6)端面涂覆吸光材料；

第一方向耦合器(4)的第一輸出端(4-5)、第二方向耦合器(5)的第一輸出端(5-5)和第三方向耦合器(6)的第一輸出端(6-5)分別與第一Y分支耦合器(7)、第二Y分支耦合器(8)和第三Y分支耦合器(9)各自的直波導(dǎo)相連。

3.如權(quán)利要求2所述用于三軸光纖陀螺的硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片，其特征在于，每個(gè)Y分支耦合器的波導(dǎo)之上均設(shè)有一個(gè)金屬電極(10)；

第一Y分支耦合器(7)的兩輸出端口分別與第一輸出光波導(dǎo)(7-2)、第二輸出光波導(dǎo)(7-3)相連；第二Y分支耦合器(8)的兩輸出端口分別與第三輸出光波導(dǎo)(8-2)、第四輸出光波導(dǎo)(8-3)相連；第三Y分支耦合器(9)的兩輸出端口分別與第五輸出光波導(dǎo)(9-2)、第六輸出光波導(dǎo)(9-3)相連；在每個(gè)輸出光波導(dǎo)上均設(shè)有一個(gè)金屬電極(10)。

4.如權(quán)利要求3所述用于三軸光纖陀螺的硅基-LN基混合集成光學(xué)芯片，其特征在于，所述硅基芯片(1)上的各個(gè)光波導(dǎo)及耦合器均由光波導(dǎo)上包層、光波導(dǎo)芯層、光波導(dǎo)下包層和襯底材料組成，襯底材料為硅或石英玻璃，波導(dǎo)上包層和下包層材料為二氧化硅，波導(dǎo)芯層材料為摻鍺的二氧化硅，其中芯層折射率大于包層折射率，芯層折射率與包層折射率差，光波導(dǎo)芯層的橫截面為矩形，長4～7μm，寬4～6.5μm，光波導(dǎo)上包層和光波導(dǎo)下包層厚度為數(shù)微米以上。