[發明專利]基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片以及集成光學組件

在審

• 申請號: 202010168246.5
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN112833872A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 魏蓮俠
• 申請（專利權）人: 天津領芯科技發展有限公司
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G02B6/12;G02F1/035
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，包括：

鈮酸鋰基底晶片及形成于該基底晶片中的三組集成光學結構，且每一組集成光學結構分別對應于一個單軸光纖陀螺儀的光信號處理；

每一組集成光學結構均包括：一組無源集成光學結構和一組有源集成光學結構；所述無源集成光學結構包括二合一式的Y分支光波導，其輸入端具有兩個光波導端口；所述有源集成光學結構包括一分二式的Y分支光波導以及金屬電極，在其輸出端具有兩個光波導端口；所述無源集成光學結構中的Y分支光波導的輸出端與所述有源集成光學結構中的Y分支光波導輸入端連通；

在所述無源集成光學結構中，Y分支光波導的兩個端口分別可用于通過光纖與激光光源和光電探測器連接，從激光光源發出的光波經由Y分支光波導兩個端口的其中之一進入Y分支光波導，經過光波導的起偏后，通過無源集成光學結構的Y分支光波導進入有源集成光學結構的Y分支光波導；從傳感光纖環返回的光波經由有源集成光學結構的Y分支光波導處干涉后，干涉光波在無源集成光學結構的Y分支光波導處進行分束，經由無源集成光學結構的Y分支光波導的另一個端口進入光電探測器；

在所述有源集成光學結構中，光波在Y分支光波導處按50:50的比例進行分束并分別進入Y分支光波導的兩個分支中傳輸，金屬電極通過線性電光效應對傳輸于Y分支光波導中的光波的相位進行調制，Y分支光波導的兩個端口分別與傳感光纖環的兩端連接，形成順時針繞行的光波和逆時針繞行的光波，順時針繞行和逆時針繞行的兩束光波在返回后，在所述有源集成光學結構中的Y分支光波導處發生干涉并形成干涉光波。

2.根據權利要求1所述的一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，所述鈮酸鋰基底晶片為X切的光學級晶片；所述鈮酸鋰基底晶片的厚度不小于0.5mm，長度為10mm～80mm。

3.根據權利要求2所述的一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，所述鈮酸鋰基底晶片的厚度為1.0mm，長度為20mm～25mm。

4.根據權利要求1所述的一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，

在所述無源集成光學結構中，Y分支光波導的彎曲部分長度為L₁，Y分支光波導的開口間距為D₁，相鄰Y分支光波導之間的間距為S₁，Y分支光波導的開口角度θ₁≈2tan^-1(D₁/2/L₁)；

在所述有源集成光學結構中，Y分支光波導的彎曲部分長度為L₂，Y分支光波導的開口間距為D₂，相鄰Y分支光波導之間的間距為S₂，Y分支光波導的開口角度θ₂≈2tan^-1(D₂/2/L₂)。

5.根據權利要求4所述的一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，所述有源集成光學結構中Y分支光波導的結構參數L₂、D₂、S₂、θ₂與無源集成光學結構中Y分支光波導的結構參數保持相同，即L₁＝L₂、S₂＝D₂＝S₁＝D₁且θ₂＝θ₁。

6.根據權利要求4所述的一種基于鈮酸鋰波導光路的集成光學芯片，其特征在于，所述無源集成光學結構中Y分支光波導的開口間距為D₁不小于50μm，開叉角度θ₁不小于0.5°。