[发明专利]一种铌酸锂集成光学器件及变温稳定性提升方法

说明书

本发明提出了一种铌酸锂集成光学器件，所述铌酸锂集成光学器件包括铌酸锂光波导芯片、尾纤支座、金属管壳和保偏光纤，所述尾纤支座和所述铌酸锂光波导芯片均固定设置在所述金属管壳内，所述尾纤支座上安装有所述铌酸锂光波导芯片，所述保偏光纤穿过所述金属管壳的输入光纤槽和输出光纤槽，所述铌酸锂光波导芯片的前侧面、后侧面和下表面均覆盖有导电薄膜，所述下表面、前侧面和后侧面上任意两点之间均为导通状态。大批量测试试验结果统计表明，采用本发明技术生产的铌酸锂集成光学器件，变温测试过程中未出现插入损耗、分光比等参数突跳现象，有效提升了铌酸锂集成光学器件变温工作的稳定性。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种铌酸锂集成光学器件及变温稳定性提升方法。

背景技术

铌酸锂集成光学器件具有优良的线性电光调制性能和偏振抑制性能，其广泛应用于光纤陀螺、光纤电流传感器等光纤传感器中。铌酸锂集成光学器件的相位调制功能是基于泡克尔斯电光效应实现的：通过在铌酸锂晶体的表面上设置行波电极，在电极上施加电压产生电场，改变晶体折射率，从而调制光波导的相位。

由于铌酸锂晶体具有强烈的热释电效应，变温过程中，铌酸锂晶体的+Z和-Z面上大量积累热释电荷，在宽度为2mm的铌酸锂芯片上产生的热释电压约为100V/℃，仅10℃的温度变化带来的热释电电场为0.5V/μm，该电场大小与5V信号电压所产生的电场强度相当。热释电荷产生的电场方向与调制信号电场方向平行，两种电场同时作用于γ₃₃电光因子，对相位调制形成干扰，导致陀螺零偏漂移；当热释电荷沿铌酸锂芯片表面放电时，光波导受到干扰，产生1%~3%的输出光功率跳变，或0.3%~0.8%的分光比跳变，引起光纤陀螺无法实时稳定在闭环工作点上，输出信号跳变，陀螺性能超标。

现有的铌酸锂集成光学器件未采取消除热释电荷的措施，因此普遍存在光参数跳变的问题。据统计，因出现跳变而导致器件不合格的比例为1~3%，降低了良品率。另外由于放电过程的不确定性，导致检测假阴性，即使测试合格的产品在使用过程也有可能出现光参数跳变现象。因此有必要消除铌酸锂光波导芯片上的热释电荷，从根本上解决热释电荷带来的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铌酸锂集成光学器件及变温过程稳定性的提升方法，以消除热释电荷，解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种铌酸锂集成光学器件，包括铌酸锂光波导芯片、尾纤支座、金属管壳和保偏光纤，所述尾纤支座和所述铌酸锂光波导芯片均固定设置在所述金属管壳内，所述尾纤支座上安装有所述铌酸锂光波导芯片，所述保偏光纤穿过所述金属管壳；

所述铌酸锂光波导芯片的前侧面、后侧面和下表面均覆盖有导电薄膜，所述下表面、所述前侧面和所述后侧面上任意两点之间均为导通状态；

所述金属管壳上设置有第一信号管脚、第二信号管脚和接地管脚，导电薄膜与金属管壳之间通过导电胶实现电连接，导电薄膜与接地管脚之间电连接；第一信号管脚、第二信号管脚与金属管壳之间通过玻璃绝缘子绝缘。

进一步地，所述金属管壳的底部设有凸台，所述铌酸锂光波导芯片通过硅橡胶粘接在所述凸台上。

进一步地，所述铌酸锂光波导芯片的上表面设置有光波导和行波电极。

进一步地，所述铌酸锂光波导芯片与所述保偏光纤之间通过精密对准耦合、紫外固化的方式粘接为一体，形成光路连接。

进一步地，所述铌酸锂光波导芯片由X切铌酸锂晶体为原材料制作而成。

进一步地，所述铌酸锂光波导芯片采用退火质子交换法制备。

进一步地，所述铌酸锂光波导芯片的所述前侧面和所述后侧面均垂直于X切铌酸锂晶体的Z轴。

进一步地，所述下表面、所述前侧面和所述后侧面上任意两点之间的电阻不超过100Ω。