[发明专利]抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法

说明书

本发明公开了一种抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法，芯片包括铌酸锂晶片、两平行直波导、T形电极、两平行条形电极、反射膜。本发明提供的电场传感芯片通过设置两条相同的直波导、T形电极和两片相同的条形平行电极，使得被测电场信号对两波导中的光波产生相反的调制作用，而由温度等外部因素引起的直流漂移相同，在系统输出端采用电信号采集处理器进行差分运算即可抵消直流漂移，有效地克服了集成光波导电场传感器普遍存在直流漂移问题，实现稳定、准确地对电场进行测量。

技术领域

本发明涉及一种抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法，属于电磁场测量技术领域。

背景技术

集成光电子技术应用集成光子与集成电子的制作工艺将光电子单元或器件集成在一片基片上，具有体积小、重量轻、性能优越等优点，具有广阔的应用前景与发展空间。集成电光电场传感器具有频带宽、体积小、绝缘性好、抗干扰能力强等优点，在国防、电力、航空航天等领域具有重要应用研究价值。但是，由于传感器所用晶体的折射率会受温度、应力、湿度等外界环境因素的影响而发生变化，导致器件的静态工作点随外界环境因素的变化发生漂移，即产生直流漂移。

为解决这一问题，如文献“Bulmer C H,Moeller R P,Burns W K.Linearinterferometric waveguide modulator for electromagnetic-field detection[J].Optics Letters,1980,5(5):176.”和文献“Howerton M W,Bulmer C H,Burns WK.Linear 1×2directional coupler for electromagnetic field detection[J].Applied Physics Letters,1988,52(22):1850-1852.”所述。目前普遍采用的办法是，设计制作集成光波导马赫增德尔干涉仪的波导臂具有四分之一的长度差，或者设计传感器为3dB耦合器结构，将器件的静态工作点设置在π/2。但是这种方法并没有对直流漂移进行抑制，因此当外界环境因素发生变化时，传感器的静态动作点依然会发生漂移。

发明内容

本发明提供了一种抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片、系统及方法，通过在同一片铌酸锂晶片表面设置两条结构尺寸相同的平行直波导，并在两平行直波导周围设置T形电极和平行电极，在两平行直波导末端端面设置反射膜，在系统输出端采用信号采集处理器进行差分处理，可以有效地抑制直流漂移对传感芯片的影响。

本发明的技术方案是：一种抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片，包括：

铌酸锂晶片1、两平行直波导2、T形电极3、两平行条形电极4、反射膜5；

在一片铌酸锂晶片1表面设置两平行直波导2，在两平行直波导2的外侧设置两平行条形电极4，T形电极3中带一个悬空端的边位于两平行直波导2的内侧，T形电极3中带两个悬空端的边与两平行直波导2垂直，在两平行直波导2的末端端面设置反射膜5，在两平行直波导2的输入端面进行抛光处理。

所述T形电极3中带一个悬空端的边与两平行条形电极4之间的距离相等。

一种采用抑制直流漂移的集成光波导电场传感芯片构建的测量系统，所述测量系统包括：波长可调激光器6、保偏光纤7、1×2保偏光耦合器8、三端口保偏光环形器9、单模光纤10、第一光电探测器11、第二光电探测器12、传输电缆13、信号采集处理器14以及集成光波导电场传感芯片；