[發明專利]光子集成片上激光陀螺及其制備方法有效
| 申請號： | 202011508079.0 | 申請日： | 2020-12-18 |
| 公開（公告）號： | CN112284370B | 公開（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發明（設計）人： | 陳福勝;齊志強;程俊;張熙;張政 | 申請（專利權）人： | 華中光電技術研究所（中國船舶重工集團公司第七一七研究所） |
| 主分類號： | G01C19/66 | 分類號： | G01C19/66 |
| 代理公司： | 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242 | 代理人： | 高蘭 |
| 地址： | 430000 湖北*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 子集 成片 激光 陀螺 及其 制備 方法 | ||
1.一種光子集成片上激光陀螺，其特征在于，包括：自上而下設置的電子集成層、光子集成層及襯底層；
上層所述電子集成層采用SIP電學芯片；
中層所述光子集成層采用異質集成；
下層所述襯底層為硅片；所述光子集成層與所述電子集成層通過鍵合工藝完成電互連；
所述SIP電學芯片包括：集成了PDH穩頻、激光芯片驅動和聲光調制芯片驅動電路的第一SIP芯片，集成了激光功率穩定、聲光調制芯片驅動和光電探測芯片信號讀出電路的第二SIP芯片，和集成了光電探測芯片信號讀出、拍頻信號處理和運算電路的第三SIP芯片；
所述光子集成層集成有電互聯的窄線寬半導體激光芯片、聲光調制芯片、相位調制芯片、光電探測芯片及傳輸波導；所述傳輸波導上集成分束器及耦合器；所述光子集成層還集成有光學微環腔，所述傳輸波導與所述光學微環腔耦合實現光互聯；
所述光學微環腔與所述傳輸波導的耦合方式為滑輪耦合；
所述傳輸波導的中心耦合部分環繞在所述光學微環腔外側，所述傳輸波導的中心耦合部分的半徑等于所述光學微環腔半徑、耦合間距及所述傳輸波導寬度的一半之和；
所述傳輸波導的中心耦合部分通過外接圓弧波導與直波導連接，所述外接圓弧波導的半徑與所述傳輸波導的中心耦合部分的半徑相同；所述外接圓弧波導的半徑與所述傳輸波導的中心耦合部分的半徑相同。
2.根據權利要求1所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述光學微環腔為楔形二氧化硅波導空氣包層微環腔。
3.根據權利要求2所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述光學微環腔上表面、楔面和下表面粗糙度小于1nm，Q值大于或等于108量級；
所述光學微環腔自由譜寬為布里淵頻移的整數倍。
4.根據權利要求3所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述傳輸波導為氮化硅傳輸波導。
5.根據權利要求4所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述傳輸波導的有效折射率與所述光學微環腔的折射率相等；
所述傳輸波導厚度為250nm。
6.根據權利要求5所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述傳輸波導的中心耦合部分長度為200nm、耦合間距為3.8μm。
7.根據權利要求2-6任一項所述的光子集成片上激光陀螺，其特征在于，所述窄線寬半導體激光芯片為InGaAs DBR激光芯片；
所述聲光調制芯片為LiNbO3聲光調制芯片；
所述相位調制芯片為LiNbO3相位調制芯片；
所述光電探測芯片為InGaAs PIN探測芯片。
8.一種權利要求1-7任一項所述的光子集成片上激光陀螺的制備方法，其特征在于，包括：在硅晶圓上制備楔形的光學微環腔；制備氮化硅光波導并實現光互連；異質集成有源器件；在硅片的二氧化硅表層制備圖形化金屬實現電互連；集成SIP電學芯片。
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