[发明专利]基于级联双环谐振腔游标效应的光学加速度计芯片

权利要求书

1.一种基于级联双环谐振腔游标效应的光学加速度计芯片，其特征在于，包括宽谱光源(1)、模斑转换器(2)、光隔离器(3)、敏感单元(4)、上电极(5)、下电极(6)、F-P腔(7)、第一弯曲波导(8)、第二直波导(9)、第二弯曲波导(10)、第三直波导(11)、第一1:2型Y波导(12)、第四直波导(13)、第二1:2型Y波导(14)、第五直波导(15)、第六直波导(16)、2:1型Y波导(17)、第七直波导(18)、第八直波导(19)、第一光功率计(20)、第二光功率计(21)、解调反馈电路(22)、铌酸锂单晶薄膜层(23)、二氧化硅氧化层(48)和硅衬底(49)；

硅衬底(49)、二氧化硅氧化层(48)和铌酸锂单晶薄膜层(23)从下至上依次层叠布置，铌酸锂单晶薄膜层(23)的上表面通过刻蚀形成第一弯曲波导(8)、第二直波导(9)、第二弯曲波导(10)、第三直波导(11)、第一1:2型Y波导(12)、第四直波导(13)、第二1:2型Y波导(14)、第五直波导(15)、第六直波导(16)、2:1型Y波导(17)、第七直波导(18)和第八直波导(19)；二氧化硅氧化层(48)和铌酸锂单晶薄膜层(23)共同刻蚀形成敏感单元(4)；

敏感单元(4)的一端经光隔离器(3)和模斑转换器(2)后与宽谱光源(1)相连，敏感单元(4)的另一端依次经F-P腔(7)、第一弯曲波导(8)、第二直波导(9)、第二弯曲波导(10)和第三直波导(11)后与第一1:2型Y波导(12)的合束端相连，F-P腔(7)两侧的铌酸锂单晶薄膜层(23)的上表面分别设置有上电极(5)和下电极(6)；第一1:2型Y波导(12)的第一分支端经第八直波导(19)后与第一光功率计(20)相连；第一1:2型Y波导(12)的第二分支端经第四直波导(13)后与第二1:2型Y波导(14)的合束端相连，第二1:2型Y波导(14)的第一分支端经第六直波导(16)后与2:1型Y波导(17)的第一分支端相连，第二1:2型Y波导(14)的第二分支端经第五直波导(15)后与2:1型Y波导(17)的第二分支端相连，第六直波导(16)和第五直波导(15)的波导长度不同并且第六直波导(16)和第五直波导(15)平行布置，由第二1:2型Y波导(14)、第五直波导(15)、第六直波导(16)和2:1型Y波导(17)构成非对称型马赫曾德干涉仪，2:1型Y波导(17)的合束端经第七直波导(18)后与第二光功率计(21)相连，第一光功率计(20)与第二光功率计(21)均与解调反馈电路(22)相连，解调反馈电路(22)还分别与上电极(5)和下电极(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于级联双环谐振腔游标效应的光学加速度计芯片，其特征在于，所述敏感单元(4)包括蛇形悬臂梁(42)、质量块(43)、第一环形波导(44)、第二环形波导(45)、第一直波导(46)和微椭圆盘(47)；

铌酸锂单晶薄膜层(23)的上表面通过刻蚀形成第一直波导(46)，第一直波导(46)的一端与光隔离器(3)相连，第一直波导(46)的另一端与F-P腔(7)相连，第一直波导(46)一侧的二氧化硅氧化层(48)和铌酸锂单晶薄膜层(23)共同刻蚀形成蛇形悬臂梁(42)和质量块(43)，质量块(43)的两侧分别与对应的蛇形悬臂梁(42)相连，蛇形悬臂梁(42)用于支撑质量块(43)，质量块(43)与蛇形悬臂梁(42)的底部悬空，质量块(43)与第一直波导(46)之间间隔布置，质量块(43)中部的铌酸锂单晶薄膜层(23)上表面刻蚀形成第一环形波导(44)，第一环形波导(44)的内圈设置有微椭圆盘(47)，微椭圆盘(47)与质量块(43)之间的二氧化硅氧化层(48)和铌酸锂单晶薄膜层(23)均被腐蚀掉，使得微椭圆盘(47)与质量块(43)之间间隔布置，微椭圆盘(47)的底部不悬空；第一环形波导(44)、第二环形波导(45)和微椭圆盘(47)的圆心在一条直线上并且微椭圆盘(47)的长轴在该条直线上；

第一直波导(46)一侧靠近下电极(6)一端的铌酸锂单晶薄膜层(23)的上表面通过刻蚀形成第二环形波导(45)，第二环形波导(45)与第一直波导(46)之间间隔布置，第二环形波导(45)与最靠近下电极(6)一端的蛇形悬臂梁(42)间隔布置。