[发明专利]基于SiO2

说明书

本发明实施例公开了一种基于SiO₂‑SiN耦合芯片结构的光纤陀螺用的集成光学芯片，包括第一光纤‑SiO₂波导模式转换器、第二光纤‑SiO₂波导模式转换器、第一3dB SiO₂耦合器、第一SiO₂‑SiN波导模式转换器、SiN连续曲率弯曲波导起偏器、第二SiO₂‑SiN波导模式转换器、第二3dB SiO₂耦合器、第三光纤‑SiO₂波导模式转换器及第四光纤‑SiO₂波导模式转换器。本发明在保证开环光纤陀螺精度的同时，可有效提高其稳定性、可靠性，实现开环光纤陀螺的更小型化、更低功耗、更低成本、更简单结构设计及工艺。

技术领域

本发明涉及集成光学和惯性传感技术领域，尤其涉及一种基于SiO₂-SiN耦合芯片结构的光纤陀螺用的集成光学芯片。

背景技术

由于可以精确测量角位移，高灵敏度的陀螺仪在一系列领域中，如航空导航、机器人、无人汽车驾驶以及地理测绘等，发挥着至关重要的作用，低廉紧凑的陀螺仪更是受到市场的广泛需求。基于Sagnac效应的光学陀螺由于其高灵敏度受到了广泛的关注，已经发展成为了一项多用途的成熟技术。相比传统基于角动量守恒的机械陀螺，光学陀螺没有运动模块，因此不受重力、冲击和振动的影响，从而也意味着不需要任何特殊的万向悬挂架或者封装手段。

经过近年来的发展，光学陀螺的实现方式主要包括激光陀螺、光纤陀螺以及集成光学陀螺。其中，随着集成光子学的发展，集成光学陀螺凭借其小型集成化、质量轻以及成本低的优势，成为当前陀螺领域中研究的热点。通过将除传感线圈外光学陀螺需要的所有有源和无源光学器件进行集成，即构成集成光学驱动（IOD）芯片，该驱动芯片可以同传感线圈，如被动光纤或超低损耗的氮化硅波导，连接在一起形成干涉光学陀螺。这样以来，该集成驱动芯片大大减少了光学陀螺的尺寸、重量、功耗以及制作成本，从而将为光学陀螺的普及起到重要的推动作用。

目前的集成光学陀螺还停留在分立式样机的研制阶段，其体积较大、集成化程度不高。制约光学陀螺实现集成化的因素，一是各关键光学器件的集成化设计和加工工艺技术还不够成熟；二是利用单一材料平台实现满足性能要求的各关键器件（如低插损耦合器、高消光比起偏器等）还存在很多挑战和问题亟待解决。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于SiO₂-SiN耦合芯片结构的光纤陀螺用的集成光学芯片，以有效提高其稳定性、可靠性，同时实现开环光纤陀螺的更小型化、更低功耗、更低成本、更简单结构设计及工艺。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种基于SiO₂-SiN耦合芯片结构的光纤陀螺用的集成光学芯片，包括第一光纤- SiO₂波导模式转换器、第二光纤- SiO₂波导模式转换器、第一3dB SiO₂耦合器、第一SiO₂-SiN波导模式转换器、SiN连续曲率弯曲波导起偏器、第二SiO₂-SiN波导模式转换器、第二3dB SiO₂耦合器、第三光纤- SiO₂波导模式转换器及第四光纤- SiO₂波导模式转换器；

第一光纤- SiO₂波导模式转换器一端通过光纤与外部光源相连，第一光纤- SiO₂波导模式转换器的另一端与第一3dB SiO₂耦合器的一个分支相连；第二光纤- SiO₂波导模式转换器一端通过光纤与外部光电探测器相连，第二光纤- SiO₂波导模式转换器的另一端与第一3dB SiO₂耦合器的另一个分支相连；