[發明專利]光子光學陀螺儀與微機電傳感器的集成

在審

• 申請號: 202180047537.1
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN115812170A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 阿維·費沙利;邁克·霍頓
• 申請（專利權）人: 阿內洛光電子公司
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國;吳啟超

1.一種集成光子芯片，其包括：

波導線圈，所述波導線圈包括環繞由所述波導線圈封閉的中心區域的多個波導線匝，每個波導線匝平行于相鄰波導線匝，其中所述波導線圈用作光學陀螺儀的旋轉感測元件；以及

基于微機電系統(MEMS)的運動感測裝置，所述基于微機電系統(MEMS)的運動感測裝置單片集成在由所述波導線圈封閉的所述中心區域中，其中所述波導線圈和所述MEMS加速度計在公共平臺上制造。

2.如權利要求1所述的集成光子芯片，其中所述光學陀螺儀和所述基于MEMS的運動感測裝置封裝在一起作為模塊化的集成慣性測量單元(IMU)。

3.如權利要求2所述的集成光子芯片，其中所述基于MEMS的運動感測裝置提供用于所有運動軸的粗略的旋轉感測讀數，并且所述光學陀螺儀提供用于一個或多個所選擇運動軸的更高精度的旋轉感測讀數。

4.如權利要求2所述的集成光子芯片，其中所述基于MEMS的運動感測裝置包括用于一個或多個運動軸的加速度計。

5.如權利要求1所述的集成光子芯片，其中所述公共平臺是硅光子平臺，其中每個波導線匝包括夾置在上包層與下包層之間的波導芯。

6.如權利要求5所述的集成光子芯片，其中所述波導芯包括氮化硅并且所述上包層和所述下包層包括氧化物。

7.如權利要求5所述的集成光子芯片，其還包括：

結構修改，所述結構修改在每個波導線匝的任一側引入，以減少所述相鄰波導線匝之間的串擾，從而增大能夠在所述集成光子芯片的預定區域內制造的波導線匝的空間密度。

8.如權利要求7所述的集成光子芯片，其中所述預定區域取決于用于制造所述波導線圈和所述基于MEMS的運動感測裝置的分劃板的曝光場。

9.如權利要求7所述的集成光子芯片，其中增大波導線匝的空間密度增大封閉在所述波導線圈內的所述中心區域以及增加封閉所述中心區域的波導線匝的數量，從而增大所述旋轉感測元件的靈敏度。

10.如權利要求7所述的集成光子芯片，其中所述結構修改包括間隙。

11.如權利要求10所述的集成光子芯片，其中所述間隙包括以下中的一者：氣隙、填充有金屬的間隙、或者填充有惰性氣體或液體的間隙。

12.如權利要求10所述的集成光子芯片，其中所述間隙呈高縱橫比矩形狹縫或溝槽的形式，其中所述間隙的縱向尺寸基本上高于所述間隙的橫向尺寸，使得所述間隙基本上沿著所述縱向方向延伸到所述波導芯的上方和下方。

13.如權利要求1所述的集成光子芯片，其中所述波導線圈的第一部分駐留在第一平面上并且所述波導線圈的第二部分駐留在第二平面上，其中所述第一平面和所述第二平面豎直堆疊在彼此之上。

14.如權利要求13所述的集成光子芯片，其中光在所述波導線圈在所述第一平面上的所述第一部分與所述波導線圈在所述第二平面上的所述第二部分之間短暫地耦合。

15.一種用于在公共平臺上單片制造包括波導線圈和基于MEMS的運動感測裝置的集成光子芯片的方法，所述方法包括：

在所述公共平臺上指定中心區域以制造所述基于MEMS的運動感測裝置，其中所述中心區域由所述波導線圈封閉，所述波導線圈包括環繞所述中心區域的多個波導線匝，每個波導線匝平行于相鄰波導線匝，其中所述波導線圈用作光學陀螺儀的旋轉感測元件；

在所述公共平臺上制造所述波導線圈；

通過在所述波導線圈上方沉積蝕刻阻擋層來保護所制造的波導線圈；以及

在所指定的中心區域中制造所述基于MEMS的運動感測裝置。