[發(fā)明專利]一種單片集成激光陀螺芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111542212.9
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114413875B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王斌;張奕澤;張?zhí)煊?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 光子集成（溫州）創(chuàng)新研究院
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，包括InP晶片、SOI結(jié)構(gòu)、激光器、第一MZM調(diào)制器及第二MZM調(diào)制器；

所述激光器、所述第一MZM調(diào)制器及所述第二MZM調(diào)制器均通過所述InP晶片設(shè)置在所述SOI結(jié)構(gòu)上；

所述SOI結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有傳輸波導和螺旋線型波導；

所述傳輸波導包括第一波導和第二波導，所述激光器、所述第一波導、所述第二波導、所述第一MZM調(diào)制器、所述第二MZM調(diào)制器及所述螺旋線型波導依次連接且相互對準；

所述激光器用于產(chǎn)生連續(xù)激光；

所述第一MZM調(diào)制器用于對所述連續(xù)激光的光強進行調(diào)制，得到調(diào)制后激光；

所述第二MZM調(diào)制器的兩臂用于將所述調(diào)制后激光分為功率相等的兩束激光，所述兩束激光分別從所述螺旋線型波導的兩端進入所述螺旋線型波導；

所述螺旋線型波導包括第一螺旋線和第二螺旋線；

所述第一螺旋線的兩端點分別為位于第一螺旋線內(nèi)部的第一起點和外部的第一終點，所述第二螺旋線的兩端點分別為位于第二螺旋線內(nèi)部的第二起點和外部的第二終點；

所述第一終點和所述第二終點分別與所述第二MZM調(diào)制器的兩臂連接；

所述第一起點與所述第二起點連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述第二MZM調(diào)制器遠離所述螺旋線型波導的一端設(shè)有監(jiān)測器件；

所述兩束激光經(jīng)過所述螺旋線型波導后返回所述第二MZM調(diào)制器；

所述監(jiān)測器件用于監(jiān)測返回的所述激光的光強變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述監(jiān)測器件為光電二極管。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述激光器與所述第一MZM調(diào)制器之間、所述第一MZM調(diào)制器與所述第一波導之間、所述第一波導與所述第二MZM調(diào)制器之間及所述第二MZM調(diào)制器與所述螺旋線型波導之間均通過光刻精度對準。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述第一MZM調(diào)制器還用于在所述連續(xù)激光中加載預設(shè)的調(diào)制信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述SOI結(jié)構(gòu)包括背襯底、埋氧化層和頂層硅，所述頂層硅設(shè)置在所述背襯底上，所述埋氧化層設(shè)置在所述背襯底和所述頂層硅之間；

所述傳輸波導和螺旋線型波導設(shè)置在所述頂層硅內(nèi)；

所述埋氧化層用于隔離所述頂層硅和所述背襯底；

所述激光器、所述第一MZM調(diào)制器及所述第二MZM調(diào)制器均設(shè)置在所述頂層硅上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單片集成激光陀螺芯片，其特征在于，所述激光器、所述第一MZM調(diào)制器及所述第二MZM調(diào)制器均通過異質(zhì)材料鍵合的方式設(shè)置在所述頂層硅上。

8.一種基于權(quán)利要求1-7任一項所述的單片集成激光陀螺芯片的單片集成激光陀螺芯片制備方法，所述方法包括：

S1、在所述SOI結(jié)構(gòu)上制作所述第一波導、所述第二波導和所述螺旋線型波導；

S2、將InP晶片鍵合在所述SOI結(jié)構(gòu)上；

S3、通過光刻工藝在所述InP晶片上制作所述激光器、第一MZM調(diào)制器及第二MZM調(diào)制器，并通過光刻精度對所述激光器與所述第一波導之間、所述第一波導與所述第一MZM調(diào)制器之間、所述第一MZM調(diào)制器與所述第二波導之間、所述第二波導與所述第二MZM調(diào)制器之間及所述第二MZM調(diào)制器與所述螺旋線型波導之間進行對準；

所述螺旋線型波導包括第一螺旋線和第二螺旋線；

所述第一螺旋線的兩端點分別為位于第一螺旋線內(nèi)部的第一起點和外部的第一終點，所述第二螺旋線的兩端點分別為位于第二螺旋線內(nèi)部的第二起點和外部的第二終點；

所述第一終點和所述第二終點分別與所述第二MZM調(diào)制器的兩臂連接；

所述第一起點與所述第二起點連接。