[发明专利]一种用于转台测速的集成光学芯片

权利要求书

1.一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：包括激光器、集成光学芯片、发射透镜、数据处理模块和激光器驱动；所述集成光学芯片包括耦合器一、分束器、相移器一、相移器二、合束器、耦合器二和合束探测结构；所述激光器产生的激光经集成光学芯片、发射透镜后聚焦到转台侧面待测点，转台转动后产生的激光散斑反射回发射透镜并被耦合至集成光学芯片内，由合束探测结构进行合束和探测并输出电流信号，并经数据处理模块处理后获取信号频率和偏置频率，最终根据信号频率和偏置频率辨别转台转动的方向。

2.如权利要求1所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述激光器依次通过波导与耦合器一、分束器相连；所述分束器将激光分束为第一光束和第二光束；所述第一光束经相移器一后输出至合束探测结构；所述第二光束依次经过相移器二、合束器、耦合器二和发射透镜后，输出并聚焦到转台侧面待测点，转台转动后产生的激光散斑反射回发射透镜并经耦合器二耦合至集成光学芯片内，经合束器后输出至合束探测结构；所述合束探测机构与数据处理模块相连；所述耦合器二的输入端与合束器相连，其输出端与发射透镜直接相连。

3.如权利要求2所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述合束探测结构采用合束器和光电探测器；或采用混频器和IQ探测。

4.如权利要求2所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述耦合器一和耦合器二采用模斑转换器或光栅耦合器，为了减小耦合损耗优选为模斑转换器。

5.如权利要求2所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述分束器、合束器、合束器一为Y波导结构或多模干涉仪(Multimode inferometer)结构。

6.如权利要求3所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述激光器输出波长为1100~1600nm时，所述光电探测器采用硅基锗波导型光电探测器；所述激光器输出波长为400nm~1100nm时，所述光电探测器采用硅探测器。

7.如权利要求2所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述相移器一和相移器二采用热调谐方式，相移器一和相移器二的电调制方式采用正弦波调制；混频器为90°光混频器。

8.如权利要求3所述的一种用于转台测速的集成光学芯片，其特征在于：所述合束探测结构采用合束器一和光电探测器时，所述激光器的中心频率假设为f₀，分别经过相移器一和相移器二调制的两束光场分别为：

为简单计算，假设分束器分数比为理想的1：1，A为分别经过相移器一和相移器二调制的两束光场的振幅，ϕ₁和ϕ₂分别为两束光的初始相位；f₁和f₂分别为相移器一和相移器二引入的移频信号且：f₁≠f₂；假设转台角速度为Ꞷ，半径为r，经过转台转动产生的回波信号的光场可以表示为：

其中B为回波信号的振幅，θ为激光光束的发射倾角，λ为激光波长；

光电探测器响应电流可以表示为：，其中 n(t)为光电探测器输出直流项，η为光电探测器响应度。