[发明专利]基于相位检测的单片集成光学加速度计

摘要

本发明公开了一种基于相位检测的单片集成光学加速度计。包括宽谱光源、模斑转换器、光电探测器、单向隔离器、2:1型和1:2型Y波导、弹簧振子结构、上中下电极、波导反射镜、铌酸锂单晶薄膜层、二氧化硅缓冲层、硅衬底、制冷片、磁力反馈模块、封装外壳；弹簧振子结构位于1:2型Y波导的两分支端之间，上电极和下电极位于1:2型Y波导两分支外侧，中电极位于弹簧振子结构的质量块的上表面；光经过模斑转换器耦合进2:1型Y波导后经单向隔离器进入1:2型Y波导实现分光，两束光由波导反射镜反射，耦合进入2:1型Y波导分支后直接耦合进入光电探测器中。本发明探测精度高，体积小，制作工艺简单，具有高的可靠性和环境适应性。

主权项

1.一种基于相位检测的单片集成光学加速度计，其特征在于：包括均位于封装外壳(12)内的宽谱光源(1)、模斑转换器(2)、光电探测器(3)、单向隔离器(4)、2:1型Y波导(5)、1:2型Y波导(6)、弹簧振子结构(7)、上电极(8)、中电极(9)、下电极(10)、波导反射镜(11)、铌酸锂单晶薄膜层(14)、二氧化硅缓冲层(15)、硅衬底(16)、制冷片(13)和磁力反馈模块(17)；制冷片(13)、磁力反馈模块(17)、硅衬底(16)、二氧化硅缓冲层(15)和铌酸锂单晶薄膜层(14)由下至上依次层叠，铌酸锂单晶薄膜层(14)上表面通过刻蚀形成2:1型Y波导(5)和1:2型Y波导(6)，2:1型Y波导(5)和1:2型Y波导(6)通过各自的合束端口相连，2:1型Y波导(5)两个分支中其中一个分支经单向隔离器(4)、模斑转换器(2)与宽谱光源(1)相连，2:1型Y波导(5)两个分支中另一个分支与光电探测器(3)相连，1:2型Y波导(6)的两个分支端均与波导反射镜(11)相连；宽谱光源(1)、模斑转换器(2)、单向隔离器(4)、2:1型Y波导(5)、1:2型Y波导(6)和波导反射镜(11)沿光路方向依次布置，宽谱光源(1)与光电探测器(3)以光路方向为对称轴对称布置；单向隔离器(4)、模斑转换器(2)与宽谱光源(1)均位于二氧化硅缓冲层(15)上表面，制冷片(13)、磁力反馈模块(17)、硅衬底(16)、二氧化硅缓冲层(15)和铌酸锂单晶薄膜层(14)远离宽谱光源(1)的一端均与波导反射镜(11)接触；硅衬底(16)、二氧化硅缓冲层(15)和铌酸锂单晶薄膜层(14)共同刻蚀形成弹簧振子结构(7)，弹簧振子结构(7)位于1:2型Y波导(6)的两个分支端之间，弹簧振子结构(7)包括质量块(19)和两根微梁(18)，质量块(19)位于1:2型Y波导(6)的两个分支端的正中间位置且底部与磁力反馈模块(17)不接触，两根微梁(15)的一端对称布置于质量块(16)两侧，两根微梁(15)的另一端与未经刻蚀的铌酸锂单晶薄膜层(14)相连；上电极(8)、中电极(9)和下电极(10)均位于铌酸锂单晶薄膜(14)上表面，上电极(8)布置于弹簧振子结构(7)的质量块(19)上表面且位于1:2型Y波导(6)两分支中间位置，1:2型Y波导(6)的两分支外侧分别布置有与上电极(8)位置相对的上电极(8)和下电极(10)。