CN107976740A - 光纤陀螺y波导集成调制器芯片及集成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电陀螺仪领域，特别是涉及光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法。与现有技术相比，本发明光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，主要包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底，所述铌酸锂基底表面具有第一锥槽、第二锥槽、第三锥槽、第四锥槽、第五锥槽，所述第一锥槽、第二锥槽连接至第三锥槽，所述第三锥槽分别连接第四锥槽、第五锥槽，所述第四锥槽、第五锥槽两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底表面设有一层SiO2薄膜，采用平面光波导技术完成，与各零件之间直接耦合，减小体积的同时提高可靠性，提高***集成度。
Description
技术领域
本发明涉及光纤陀螺仪领域，特别是涉及光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法。
背景技术
传统的光纤陀螺***中，发光二极管、光耦合器、光电探测器、Y波导调制器和光纤环等均是各个单元分立设置，分别封装，各个器件之间使用光纤熔接机进行熔接，导致熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，整体体积大，集成度不高，环境适应性和可靠性较差。光耦合器也是使用熔融拉锥的方式完成，十分脆弱，可靠性较低，其技术平台也决定其体积较大。
发明内容
针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，将光耦合功能和Y波导调制功能集成在同一铌酸锂基底上，采用平面光波导技术完成，用刻蚀的方式形成锥槽区，与各零件之间直接耦合，减小体积的同时提高可靠性，提高***集成度。
为实现上述目的，本发明的技术方案：光纤陀螺Y波导集成调制器芯片，包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底，所述铌酸锂基底表面具有第一锥槽、第二锥槽、第三锥槽、第四锥槽、第五锥槽，所述第一锥槽、第二锥槽连接至第三锥槽，所述第三锥槽分别连接第四锥槽、第五锥槽，所述第四锥槽、第五锥槽两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底表面设有一层SiO2薄膜。
一种光纤陀螺Y波导集成调制器芯片集成方法，包括如下步骤：
S1:按照芯片图形设计，切割出铌酸锂基底；
S2:在所得的铌酸锂基底上通过光刻、刻蚀工艺分别制得第一锥槽、第二锥槽、第三锥槽、第四锥槽、第五锥槽；
S3:通过化学气相沉积工艺在铌酸锂基底表面制得一层SiO2薄膜；
S4:通过光刻和刻蚀工艺在铌酸锂基底上制作出介质膜；
S5:置于超过200℃的高温下，在掺有苯甲酸锂的苯甲酸熔液中进行质子交换；
S6:置于350℃的氧气环境下进行退火；
S7:在第四锥槽、第五锥槽两侧通过镀模工艺制得电极，安装起偏装置、检偏装置；
S8:退火，消光打磨得到集成芯片。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，通过将光耦合器和Y波导集成调制器集成到一个芯片上，耦合点减少，对外的光接口简单，***体积小，集成度提高，可靠性加强，制作工艺控制容易，维护简单。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明使用示意图。
附图中1-铌酸锂基底；301-第一锥槽；302-第二锥槽；305-第三锥槽；306-第四锥槽；307-第五锥槽。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。
如图所示，本发明光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，主要包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底1，所述铌酸锂基底1表面具有第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307，所述第一锥槽301、第二锥槽302连接至第三锥槽305，所述第三锥槽305分别连接第四锥槽306、第五锥槽307，所述第四锥槽306、第五锥槽307两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底1表面设有一层SiO2薄膜，该SiO2薄膜与所述锥槽之间留有一定的空隙，使光信号能更好的传输。
具体的，所述第四锥槽306、第五锥槽307周围设有起偏装置、检偏装置，实现对光信号的起偏、检偏功能。
具体的，所述第一锥槽301外接超辐射发光二极管，所述第二锥槽302外接光电探测器，所述第四锥槽306、第五锥槽307外接光纤环，均采用光纤耦合的方式连接。
具体的，超辐射发光二级管发出的光通过第一锥槽301进入第三锥槽305后分束，平分为两路，两路光经过光纤环回到第三锥槽305合束，再经过第二锥槽302，其中有一路光分出进入光电探测器。其中，所述第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305实现光耦合器的光合束、分束功能，所述第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307加上电极、起偏装置、检偏装置实现Y波导调制功能。
具体的，一种光纤陀螺Y波导集成调制器芯片集成方法，包括如下步骤：
S1:按照芯片图形设计，切割出铌酸锂基底1；
S2:在所得的铌酸锂基底1上通过光刻、刻蚀工艺分别制得第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307；
S3:通过化学气相沉积工艺在铌酸锂基底1表面制得一层SiO2薄膜；
S4:通过光刻和刻蚀工艺在铌酸锂基底1上制作出介质膜；
S5:置于超过200℃的高温下，在掺有苯甲酸锂的苯甲酸熔液中进行质子交换；
S6:置于350℃的氧气环境下进行退火；
S7:在第四锥槽306、第五锥槽307两侧通过镀模工艺制得电极，安装起偏装置、检偏装置；
S8:退火，消光打磨得到集成芯片。
具体的，采用质子交换工艺在铌酸锂基底1上生成的光波导，电极通过镀模工艺集成在波导两侧，光的输入和输出通过光纤耦合。给电极加上电调制波后，通过铌酸锂的电光效应，实现对波导中传输光波相位的调制。
具体的，所述光耦合部分还可用光环形器替代，同样可以实现本发明效果。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.光纤陀螺Y波导集成调制器芯片，其特征在于，包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底(1)，所述铌酸锂基底(1)表面具有第一锥槽(301)、第二锥槽(302)、第三锥槽(305)、第四锥槽(306)、第五锥槽(307)，所述第一锥槽(301)、第二锥槽(302)连接至第三锥槽(305)，所述第三锥槽(305)分别连接第四锥槽(306)、第五锥槽(307)，所述第四锥槽(306)、第五锥槽(307)两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底(1)表面设有一层SiO2薄膜。
2.如权利要求1所述的光纤陀螺Y波导集成调制器芯片，其特征在于，所述第四锥槽(306)、第五锥槽(307)周围设有起偏装置、检偏装置。
3.如权利要求1所述的光纤陀螺Y波导集成调制器芯片，其特征在于，所述第一锥槽(301)外接超辐射发光二极管，所述第二锥槽(302)外接光电探测器，所述第四锥槽(306)、第五锥槽(307)外接光纤环。
4.一种光纤陀螺Y波导集成调制器芯片集成方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:按照芯片图形设计，切割出铌酸锂基底(1)；
S2:在所得的铌酸锂基底(1)上通过光刻、刻蚀工艺分别制得第一锥槽(301)、第二锥槽(302)、第三锥槽(305)、第四锥槽(306)、第五锥槽(307)；
S3:通过化学气相沉积工艺在铌酸锂基底(1)表面制得一层SiO2薄膜；
S4:通过光刻和刻蚀工艺在铌酸锂基底(1)上制作出介质膜；
S5:置于超过200℃的高温下，在掺有苯甲酸锂的苯甲酸熔液中进行质子交换；
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