[發明專利]一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺

有效

• 申請號: 202010961700.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112097754B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 佘玄;范文;張彩妮;陳侃;畢然;舒曉武
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺，其特征在于，包括第一芯片和第二芯片，第一芯片的一側和第二芯片一側拼接形成光纖陀螺；

第一芯片包括從下到上依次層疊布置的硅襯底(13)、二氧化硅緩沖層(12)和鈮酸鋰單晶薄膜(11)，所述鈮酸鋰單晶薄膜(11)上集成布置光傳輸系統，光傳輸系統包括窄線寬激光光源(1)、輸入波導(2)、第一Y分支波導(3)、金屬電極調制器(4)、兩個探測器(5)和兩個第二Y分支波導(6)，輸入波導(2)、第一Y分支波導(3)和兩個第二Y分支波導(6)構成了鈮酸鋰波導且均嵌裝于鈮酸鋰單晶薄膜(11)的表面內，輸入波導(2)輸入端和窄線寬激光光源(1)連接，輸入波導(2)的輸出端和第一Y分支波導(3)的集合端連接，第一Y分支波導(3)的兩個分支端旁的鈮酸鋰單晶薄膜(11)上各自均布置有金屬電極調制器(4)，第一Y分支波導(3)的兩個分支端分別和一個第二Y分支波導(6)各自的一個分支端連接，兩個第二Y分支波導(6)各自的另一個分支端分別和一個探測器(5)連接，兩個第二Y分支波導(6) 各自的集合端分別連接到第二芯片上；

第二芯片包括從下到上依次層疊布置的光刻膠涂層(14)和第二硅襯底(15)；在光刻膠涂層(14)上集成布置諧振腔光路，諧振腔光路包括第一球透鏡(8)、平面分光鏡(9)、空芯光子晶體光纖環(10)和第二球透鏡(16)；光刻膠涂層(14)開設有圓環槽，輸入波導(2)所在直線過圓環槽的圓心，圓環槽在輸入波導(2)所在直線的兩側各自均連接一條向第一芯片延伸且切向布置的光纖條形槽，光纖條形槽的方向沿圓環槽的切向方向，兩條光纖條形槽平行布置，兩條光纖條形槽以輸入波導(2)所在直線對稱布置在圓環槽的兩側，兩條光纖條形槽向第一芯片延伸的末端之間通過橫向條形槽連接，橫向條形槽垂直于輸入波導(2)所在直線，橫向條形槽的中部連接兩條向第一芯片延伸布置的縱向條形槽，兩條縱向條形槽以輸入波導(2)所在直線對稱布置在圓環槽的兩側，由圓環槽和兩側的光纖條形槽、一條橫向條形槽、兩條縱向條形槽構成了光纖環安裝槽(7)；

空心光子晶體光纖環(10)包括了圓環螺旋段和連接在圓環螺旋段兩端的直線段，圓環螺旋段裝在光纖環安裝槽(7)的圓環槽中，直線段裝在光纖環安裝槽(7)的光纖條形槽中，圓環螺旋段具有至少一圈螺旋，直線段未與圓環螺旋段連接的兩端作為安裝空心光子晶體光纖環(10)的兩端；

兩條縱向條形槽分別和橫向條形槽之間的交點中均安裝有平面分光鏡(9)，兩個平面分光鏡(9)和各自一側對應的光纖條形槽之間的橫向條形槽中間均安裝有第二球透鏡(16)，兩條縱向條形槽的中部均安裝有第一球透鏡(8)；

兩個平面分光鏡(9)、兩個第二球透鏡(16)、兩個第一球透鏡(8)分別在空心光子晶體光纖環(10)的兩側以輸入波導(2)所在直線對稱布置，且以每一側的一個平面分光鏡(9)、一個第二球透鏡(16)和一個第一球透鏡(8)構成一個分光透鏡組。

2.根據權利要求1所述的一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺，其特征在于：所述的輸入波導(2)、第一Y分支波導(3)和第二Y分支波導(6)均為質子交換鈮酸鋰波導。

3.根據權利要求1所述的一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺，其特征在于：所述的金屬電極調制器(4)包括兩個金屬調制電極，兩個金屬調制電極分別布置在第一Y分支波導(3)的分支端的兩側。

4.根據權利要求1所述的一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺，其特征在于：兩個第二Y分支波導(6)集合端端口分別位于兩條縱向條形槽中的兩個第一球透鏡(8)的焦點處，兩條光纖條形槽中空心光子晶體光纖環(10)兩個直線段的端部分別位于兩條橫向條形槽中的兩個第二球透鏡(16)的焦點處。

5.根據權利要求1所述的一種鈮酸鋰和SU-8混合集成空芯光子晶體光纖陀螺，其特征在于：所述的窄線寬激光光源(1)的光耦合進輸入波導(2)中，通過第一Y分支波導(3)的兩個分支分為兩路相位、振幅、偏振方向相同的光，兩路光沿第一Y分支波導的兩個分支傳播時經金屬電極調制器(4)調制后從兩個第二Y分支波導(6)集合端的端口輸出，分別入射到兩個分光透鏡組的第一球透鏡(8)中。