CN109186598A - 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片 - Google Patents

一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN109186598A
CN109186598A CN201811145575.7A CN201811145575A CN109186598A CN 109186598 A CN109186598 A CN 109186598A CN 201811145575 A CN201811145575 A CN 201811145575A CN 109186598 A CN109186598 A CN 109186598A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonant cavity
modulator
phasmon
branch
unpiloted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201811145575.7A
Other languages
English (en)
Inventor
严双喜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201811145575.7A priority Critical patent/CN109186598A/zh
Publication of CN109186598A publication Critical patent/CN109186598A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/18—Stabilised platforms, e.g. by gyroscope
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/265—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network constructional aspects of navigation devices, e.g. housings, mountings, displays

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，包括泵浦光源、第一介质光波导、第二介质光波导、基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片、输出光纤和光电探测仪，所述基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片包括有源级联表面环形等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支，所述第一介质光波导、第二介质光波导之间连接有定向耦合器，并与有源级联表面环形等离激元谐振腔的陀螺芯片构成光场耦合。本发明的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，实现了真正的芯片化表面等离激元激光陀螺，实现了陀螺芯片的小型化，大大降低激光陀螺***中激光光源与调制器集成的难度，提高了激光陀螺***的集成度及稳定性。

Description

一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片
技术领域
本发明涉及一种芯片，具体涉及一种导航芯片。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车，在新能源汽车上，通常会配备各类车载导航***，对汽车进行定位，同时指引驾驶路线，便于车主抵达目的地，现有的车载导航***主要由触摸屏、微处理器以及导航模块组成，目前比较先进的当属激光陀螺芯片，激光陀螺具有动态范围大、无加速度效应、结构简单等优越性，是惯性***尤其是捷联惯性***的理想元件，已经大量应用于军事和民用领域，激光陀螺的原理是萨格纳克效应，在它的光学谐振腔内至少运行一对相向传播的光波，当它绕敏感轴相对于惯性空间转动时，相向行波的频率产生***，形成正比于转动速率的拍频，因而通过测量拍频即可获得激光陀螺相对于惯性空间的转动信息，激光陀螺是目前陀螺领域中发展比较成熟的一种，已经广泛应用于定位、跟踪及导航等领域，随着科技的不断发展，现代装备***对激光陀螺不断提出了新的要求，微型化、高精度、低成本已成为目前激光陀螺发展的趋势。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，方便使用。
技术方案：本发明所述的一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，包括泵浦光源、第一介质光波导、第二介质光波导、基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片、输出光纤和光电探测仪，所述基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片包括有源级联表面环形等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支，所述第一介质光波导、第二介质光波导之间连接有定向耦合器，并与有源级联表面环形等离激元谐振腔的陀螺芯片构成光场耦合，所述有源级联表面环形等离激元谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和增益介质，所述泵浦光源设于第一介质光波导、第二介质光波导的正上方，所述第一谐振腔和第二谐振腔连接或靠近区域处为第一耦合器，所述第一谐振腔和第三谐振腔连接或靠近区域处为第二耦合器，所述第二谐振腔与可调谐耦合输出端连接或靠近区域处为第三耦合器，所述第三谐振腔与可调谐耦合输出端连接或靠近区域处为第四耦合器，所述可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支之间设有狭缝，所述Y分支输出端口经输出光纤与光电探测仪连接。
所述有源级联表面环形等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、X分支、第一调制器、第二调制器、和Y分支均由表面等离激元波导构成。
所述表面等离激元波导包括衬底、金属芯层、上包层和下包层，所述下包层设于上包层和衬底之间，所述下包层和衬底之间设有金属芯层，所述下包层和上包层折射率相同，且其接触面为拉曼散射。
所述有源级联表面环形等离激元谐振腔的下包层和衬底之间掺杂有增益介质，且有源级联表面环形等离激元谐振腔中的第一谐振腔的尺寸大于第二谐振腔、第三谐振腔的尺寸，所述第二谐振腔、第三谐振腔的尺寸相同。
所述有源级联表面环形等离激元谐振腔输出的双模激光通过第三耦合器、第四耦合器耦合后进入可调谐耦合输出端的弯曲表面等离激元波导，所述弯曲表面等离激元波导中的第一金属芯层一端通过第一电极引线与第一电极触点连接，另一端通过第二电极引线第二电极触点连接。
通过改变所述第一电极触点、第二电极触点和弯曲表面等离激元波导电路回路中电压值，调节弯曲表面等离激元波导中第一金属芯层及其周围包层的温度，对第三耦合器、第四耦合器耦合性能进行调谐。
所述调制器为热光调制器，所述热光调制器包括第一调制器和第二调制器，所述第一调制器的第二金属芯层一端通过第三电极引线与第三电极触点连接，另一端通过第四电极引线与第四电极触点连接，所述第二调制器的第三金属芯层一端通过第五电极引线与第五电极触点连接，另一端通过第六电极引线与第六电极触点连接，所述第一调制器中第二金属芯层和第二调制器中第三金属芯层同时为传光的波导芯层和传电调制电极，所述热光调制器中的第一上包层和第一下包层为热光材料。
所述泵浦光源垂直照射第一介质光波导、第二介质光波导，所述第一介质光波导、第二介质光波导进而激励所述有源级联表面环形等离激元谐振腔中的增益介质形成单偏振激光，所述单偏振激光经过第三耦合器、第四耦合器沿可调谐耦合输出端的第一金属芯层输出四束激光，所述四束激光分别通过X分支进入第一调制器和第二调制器，再通过Y分支耦合输出后经过输出光纤进入光电探测仪。
所述可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支之间为等距狭缝，所述狭缝为0.8～1.5μm。
所述下包层和上包层通过波浪面连接，所述增益介质为固体增益介质。
有益效果：本发明的一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，通过泵浦光源激励介质光波导，进而激励环形谐振腔包层中的固体增益介质，最终形成基于级联表面等离激元谐振腔的激光器，其输出的激光具有窄线宽及单偏振特性，且芯片中的传输光路均由表面等离激元波导实现，表面等离激元波导的单偏振传输特性可有效降低陀螺噪声，提高陀螺精度及稳定性，有源级联表面环形等离激元谐振腔激光器、X分支、调制器及Y分支集成于同一芯片，实现了真正的芯片化表面等离激元激光陀螺，提高了陀螺器件的稳定性，同时也实现了陀螺芯片的小型化，大大降低激光陀螺***中激光光源与调制器集成的难度，提高了激光陀螺***的集成度及稳定性。
附图说明
图1为基于有源级联表面环形等离激元谐振腔的激光陀螺结构示意图；
图2为表面等离激元波导截面结构示意图；
图3为可调谐耦合输出端结构示意图；
图4为热光调制器结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1至图4所示，本发明的一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，包括泵浦光源1、第一介质光波导2、第二介质光波导3、基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片42、输出光纤4和光电探测仪43，基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片42包括有源级联表面环形等离激元谐振腔5、可调谐耦合输出端6、X分支7、调制器8和Y分支9，第一介质光波导2、第二介质光波导3之间连接有定向耦合器10，并与有源级联表面环形等离激元谐振腔5的陀螺芯片构成光场耦合，有源级联表面环形等离激元谐振腔5包括第一谐振腔11、第二谐振腔12、第三谐振腔13和增益介质，泵浦光源1设于第一介质光波导2、第二介质光波导3的正上方，第一谐振腔11和第二谐振腔12连接或靠近区域处为第一耦合器14，第一谐振腔11和第三谐振腔13连接或靠近区域处为第二耦合器15，第二谐振腔12与可调谐耦合输出端6连接或靠近区域处为第三耦合器16，第三谐振腔13与可调谐耦合输出端6连接或靠近区域处为第四耦合器17，可调谐耦合输出端6、X分支7、调制器8和Y分支9之间设有狭缝，Y分支9输出端口经输出光纤4与光电探测仪43连接。
有源级联表面环形等离激元谐振腔5、可调谐耦合输出端6、X分支7、第一调制器18、第二调制器19、和Y分支9均由表面等离激元波导构成。
表面等离激元波导包括衬底20、金属芯层21、上包层22和下包层23，下包层23设于上包层22和衬底20之间，下包层23和衬底20之间设有金属芯层21，下包层23和上包层22折射率相同，且其接触面为拉曼散射。
有源级联表面环形等离激元谐振腔5的下包层23和衬底20之间掺杂有增益介质，且有源级联表面环形等离激元谐振腔5中的第一谐振腔11的尺寸大于第二谐振腔12、第三谐振腔13的尺寸，第二谐振腔12、第三谐振腔13的尺寸相同。
有源级联表面环形等离激元谐振腔5输出的双模激光通过第三耦合器16、第四耦合器耦17合后进入可调谐耦合输出端6的弯曲表面等离激元波导24，弯曲表面等离激元波导24中的第一金属芯层25一端通过第一电极引线26与第一电极触点27连接，另一端通过第二电极引线28第二电极触点29连接。
通过改变第一电极触点27、第二电极触点29和弯曲表面等离激元波导24电路回路中电压值，调节弯曲表面等离激元波导24中第一金属芯层25及其周围包层的温度，对第三耦合器16、第四耦合器17耦合性能进行调谐。
调制器8为热光调制器，热光调制器包括第一调制器18和第二调制器19，第一调制器18的第二金属芯层30一端通过第三电极引线31与第三电极触点32连接，另一端通过第四电极引线33与第四电极触点34连接，第二调制器19的第三金属芯层35一端通过第五电极引线36与第五电极触点37连接，另一端通过第六电极引线38与第六电极触点39连接，第一调制器18中第二金属芯层30和第二调制器19中第三金属芯层35同时为传光的波导芯层和传电调制电极，热光调制器中的第一上包层40和第一下包层41为热光材料。
泵浦光源1垂直照射第一介质光波导2、第二介质光波导3，第一介质光波导2、第二介质光波导3进而激励有源级联表面环形等离激元谐振腔5中的增益介质形成单偏振激光，单偏振激光经过第三耦合器16、第四耦合器17沿可调谐耦合输出端6的第一金属芯层25输出四束激光，四束激光分别通过X分支7进入第一调制器18和第二调制器19，再通过Y分支9耦合输出后经过输出光纤4进入光电探测仪43。
可调谐耦合输出端6、X分支7、调制器8和Y分支9之间为等距狭缝，狭缝为0.8～1.5μm。
下包层22和上包层23通过波浪面连接，增益介质为固体增益介质。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：包括泵浦光源、第一介质光波导、第二介质光波导、基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片、输出光纤和光电探测仪，所述基于有源级联表面等离激元谐振腔的陀螺芯片包括有源级联表面环形等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支，所述第一介质光波导、第二介质光波导之间连接有定向耦合器，并与有源级联表面环形等离激元谐振腔的陀螺芯片构成光场耦合，所述有源级联表面环形等离激元谐振腔包括第一谐振腔、第二谐振腔、第三谐振腔和增益介质，所述泵浦光源设于第一介质光波导、第二介质光波导的正上方，所述第一谐振腔和第二谐振腔连接或靠近区域处为第一耦合器，所述第一谐振腔和第三谐振腔连接或靠近区域处为第二耦合器，所述第二谐振腔与可调谐耦合输出端连接或靠近区域处为第三耦合器，所述第三谐振腔与可调谐耦合输出端连接或靠近区域处为第四耦合器，所述可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支之间设有狭缝，所述Y分支输出端口经输出光纤与光电探测仪连接。
2.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述有源级联表面环形等离激元谐振腔、可调谐耦合输出端、X分支、第一调制器、第二调制器、和Y分支均由表面等离激元波导构成。
3.根据权利要求2所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述表面等离激元波导包括衬底、金属芯层、上包层和下包层，所述下包层设于上包层和衬底之间，所述下包层和衬底之间设有金属芯层，所述下包层和上包层折射率相同，且其接触面为拉曼散射。
4.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述有源级联表面环形等离激元谐振腔的下包层和衬底之间掺杂有增益介质，且有源级联表面环形等离激元谐振腔中的第一谐振腔的尺寸大于第二谐振腔、第三谐振腔的尺寸，所述第二谐振腔、第三谐振腔的尺寸相同。
5.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述有源级联表面环形等离激元谐振腔输出的双模激光通过第三耦合器、第四耦合器耦合后进入可调谐耦合输出端的弯曲表面等离激元波导，所述弯曲表面等离激元波导中的第一金属芯层一端通过第一电极引线与第一电极触点连接，另一端通过第二电极引线第二电极触点连接。
6.根据权利要求5所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：通过改变所述第一电极触点、第二电极触点和弯曲表面等离激元波导电路回路中电压值，调节弯曲表面等离激元波导中第一金属芯层及其周围包层的温度，对第三耦合器、第四耦合器耦合性能进行调谐。
7.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述调制器为热光调制器，所述热光调制器包括第一调制器和第二调制器，所述第一调制器的第二金属芯层一端通过第三电极引线与第三电极触点连接，另一端通过第四电极引线与第四电极触点连接，所述第二调制器的第三金属芯层一端通过第五电极引线与第五电极触点连接，另一端通过第六电极引线与第六电极触点连接，所述第一调制器中第二金属芯层和第二调制器中第三金属芯层同时为传光的波导芯层和传电调制电极，所述热光调制器中的第一上包层和第一下包层为热光材料。
8.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述泵浦光源垂直照射第一介质光波导、第二介质光波导，所述第一介质光波导、第二介质光波导进而激励所述有源级联表面环形等离激元谐振腔中的增益介质形成单偏振激光，所述单偏振激光经过第三耦合器、第四耦合器沿可调谐耦合输出端的第一金属芯层输出四束激光，所述四束激光分别通过X分支进入第一调制器和第二调制器，再通过Y分支耦合输出后经过输出光纤进入光电探测仪。
9.根据权利要求1所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述可调谐耦合输出端、X分支、调制器和Y分支之间为等距狭缝，所述狭缝为0.8～1.5μm。
10.根据权利要求4所述的用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片，其特征在于：所述下包层和上包层通过波浪面连接，所述增益介质为固体增益介质。
CN201811145575.7A 2018-09-29 2018-09-29 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片 Withdrawn CN109186598A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811145575.7A CN109186598A (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811145575.7A CN109186598A (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109186598A true CN109186598A (zh) 2019-01-11

Family

ID=64907921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811145575.7A Withdrawn CN109186598A (zh) 2018-09-29 2018-09-29 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109186598A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931931A (zh) * 2019-03-29 2019-06-25 南京博内特信息科技有限公司 一种物联网无人驾驶汽车的航迹推算用芯片
CN110186448A (zh) * 2019-05-09 2019-08-30 南京博内特信息科技有限公司 一种用于无人驾驶导航芯片的环形激光陀螺仪
CN113280804A (zh) * 2021-05-19 2021-08-20 北京航空航天大学 一种纳米光子陀螺仪

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109931931A (zh) * 2019-03-29 2019-06-25 南京博内特信息科技有限公司 一种物联网无人驾驶汽车的航迹推算用芯片
CN110186448A (zh) * 2019-05-09 2019-08-30 南京博内特信息科技有限公司 一种用于无人驾驶导航芯片的环形激光陀螺仪
CN113280804A (zh) * 2021-05-19 2021-08-20 北京航空航天大学 一种纳米光子陀螺仪
CN113280804B (zh) * 2021-05-19 2023-02-17 北京航空航天大学 一种纳米光子陀螺仪

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11199407B2 (en) System architecture for integrated photonics optical gyroscopes
CN109186599A (zh) 一种用于新能源汽车导航的定位芯片
CN106092080B (zh) Plc芯片和铌酸锂调制器混合集成光学器件
US8532443B2 (en) Integrated optical fiber gyroscope chip based on surface plasmon polariton waveguide
CN109186598A (zh) 一种用于新能源汽车无人驾驶的导航芯片
CN108225297B (zh) 一种二氧化硅波导与铌酸锂薄膜垂直耦合的谐振式集成光学陀螺
CN108121091B (zh) 一种电光调制器及其制备方法
CN104931036A (zh) 一种铌酸锂基混合集成光纤陀螺光学芯片
WO2020236569A1 (en) Integrated optical polarizer and method of making same
CN113280802B (zh) 一种谐振式集成光学陀螺用多功能铌酸锂芯片
US20080024786A1 (en) Fiber optic gyroscope having a silicon-based optical chip
CN112833873A (zh) 光子集成芯片以及干涉型光纤陀螺
CN115356867A (zh) 铌酸锂薄膜集成芯片、光电子器件和光纤陀螺
CN214225478U (zh) 一种光子集成芯片及其耦合结构
CN114527538A (zh) 一种具有模式选择结构的铌酸锂薄膜芯片
WO2024000936A1 (zh) 光学陀螺双层SiN基集成驱动芯片
US11506496B2 (en) System architecture for integrated photonics optical gyroscopes
CN105841686B (zh) 基于有源级联表面等离激元谐振腔的激光陀螺
CN117538985B (zh) 一种薄膜铌酸锂集成化光引擎
CN110346950B (zh) 一种基于交叉狭缝波导的电控去偏器
CN202041212U (zh) 一种用于三轴光纤陀螺的集成光学芯片
CN110426026B (zh) 一种基于狭缝波导和光子晶体光纤的全空气芯谐振陀螺
Qian et al. CL-TWE Mach–Zehnder electro-optic modulator based on InP-MQW optical waveguides
CN116576842A (zh) 一种谐振式光学陀螺仪及角速度测量方法
CN109813313A (zh) 一种用于惯性导航物联网汽车的定位陀螺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190111