[发明专利]基于推挽式光子晶体拉链腔的单片集成三轴光学加速度计

权利要求书

1.一种基于推挽式光子晶体拉链腔的单片集成三轴光学加速度计，其特征在于，包括：以铌酸锂单晶薄膜为基底的入射单元（1）、相位调制反馈单元（2）、Z轴加速度敏感单元（3）、Y轴加速度敏感单元（4）、X轴加速度敏感单元（5）；

所述的入射单元（1），用于产生入射激光，将其等功率分成至少五路后输入到相位调制反馈单元（2）；

所述的相位调制反馈单元（2），用于对入射激光进行调制得到调制信号，通过对激光频率的调制起到闭环反馈的作用；

所述的Z轴加速度敏感单元（3），用于接收调制信号，探测Z轴输入加速度的大小；

所述的Y轴加速度敏感单元（4），用于接收调制信号，探测Y轴输入加速度的大小；

所述的X轴加速度敏感单元（5），用于接收调制信号，探测X轴输入加速度的大小；

其中，所述Z轴加速度敏感单元（3）包括Z轴质量块（19）、Z轴第一输入波导（20）、Z轴第二输入波导（21）、Z轴波导耦合前部光子晶体纳米梁（22）、Z轴波导耦合后部光子晶体纳米梁（23）、Z轴质量块前部光子晶体纳米梁（24）、Z轴质量块后部光子晶体纳米梁（25）、Z轴第一支撑臂（26）、Z轴第二支撑臂（27）、Z轴第三支撑臂（28）、Z轴第四支撑臂（29），Z轴质量块（19）位于Z轴加速度敏感单元（3）的中心位置，通过Z轴第一支撑臂（26）、Z轴第二支撑臂（27）、Z轴第三支撑臂（28）、Z轴第四支撑臂（29）与铌酸锂单晶薄膜层相连，Z轴加速度敏感单元处于悬空状态，Z轴波导耦合前部光子晶体纳米梁（22）与Z轴质量块前部光子晶体纳米梁（24）处于相对位置，组成拉链腔结构，Z轴波导耦合后部光子晶体纳米梁（23）与Z轴质量块后部光子晶体纳米梁（25）处于相对位置，组成拉链腔结构，Z轴第一输入波导（20）与Z轴第二输入波导（21）分别和相位调制反馈单元（2）相连接；

其中，所述Y轴加速度敏感单元（4）包括Y轴质量块（30）、Y轴第一输入波导（31）、Y轴第二输入波导（32）、Y轴波导耦合前部光子晶体纳米梁（33）、Y轴波导耦合后部光子晶体纳米梁（34）、Y轴质量块前部光子晶体纳米梁（35）、Y轴质量块后部光子晶体纳米梁（36）、Y轴第一支撑臂（37）、Y轴第二支撑臂（38）、Y轴第三支撑臂（39）、Y轴第四支撑臂（40），Y轴质量块（30）位于Y轴加速度敏感单元（4）的中心位置，通过Y轴第一支撑臂（37）、Y轴第二支撑臂（38）、Y轴第三支撑臂（39）、Y轴第四支撑臂（40）与铌酸锂单晶薄膜层相连，Y轴加速度敏感单元处于悬空状态，Y轴波导耦合前部光子晶体纳米梁（33）与Y轴质量块前部光子晶体纳米梁（35）处于相对位置，组成拉链腔结构，Y轴波导耦合后部光子晶体纳米梁（34）与Y轴质量块后部光子晶体纳米梁（36）处于相对位置，组成拉链腔结构，Y轴第一输入波导（31）与Y轴第二输入波导（32）分别和相位调制反馈单元（2）相连接；

其中，所述X轴加速度敏感单元（5）包括X轴输入波导（41）、相移布拉格光栅（42）、第一Y波导（43）、直波导（44）、弯曲波导（45）、第二Y波导（46），第一Y波导（43）、第二Y波导（46）、直波导（44）、弯曲波导（45）共同构成非对称马赫曾德干涉仪结构，X轴输入波导（41）与相位调制反馈单元（2）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于推挽式光子晶体拉链腔的单片集成三轴光学加速度计，其特征在于，所述铌酸锂单晶薄膜包括硅衬底（47）、二氧化硅缓冲层（48）、铌酸锂单晶薄膜层（49），所述二氧化硅缓冲层位于所述硅衬底上表面，所述铌酸锂单晶薄膜层位于所述二氧化硅缓冲层上表面，铌酸锂单晶薄膜层切向为X切，在铌酸锂单晶薄膜层上通过刻蚀形成脊波导。

3.根据权利要求1所述的一种基于推挽式光子晶体拉链腔的单片集成三轴光学加速度计，其特征在于，所述入射单元（1）包括窄线宽激光光源（6）、模斑转换器（7）、1×n（n≥5）多模干涉耦合器（8），所述窄线宽激光光源（6）与模斑转换器（7）的一端正对并接触，模斑转换器（7）的另一端与1×n（n≥5）多模干涉耦合器（8）的单波导输入端相连。