[发明专利]光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤陀螺仪领域，特别是涉及光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法。

背景技术

传统的光纤陀螺系统中，发光二极管、光耦合器、光电探测器、Y波导调制器和光纤环等均是各个单元分立设置，分别封装，各个器件之间使用光纤熔接机进行熔接，导致熔接点多，工序多且复杂，同时造成耦合效率低，易出现故障，整体体积大，集成度不高，环境适应性和可靠性较差。光耦合器也是使用熔融拉锥的方式完成，十分脆弱，可靠性较低，其技术平台也决定其体积较大。

发明内容

针对上述现有技术中的不足之处，本发明旨在提供光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，将光耦合功能和Y波导调制功能集成在同一铌酸锂基底上，采用平面光波导技术完成，用刻蚀的方式形成锥槽区，与各零件之间直接耦合，减小体积的同时提高可靠性，提高系统集成度。

为实现上述目的，本发明的技术方案：光纤陀螺Y波导集成调制器芯片，包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底，所述铌酸锂基底表面具有第一锥槽、第二锥槽、第三锥槽、第四锥槽、第五锥槽，所述第一锥槽、第二锥槽连接至第三锥槽，所述第三锥槽分别连接第四锥槽、第五锥槽，所述第四锥槽、第五锥槽两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底表面设有一层SiO2薄膜。

一种光纤陀螺Y波导集成调制器芯片集成方法，包括如下步骤：

S1:按照芯片图形设计，切割出铌酸锂基底；

S2:在所得的铌酸锂基底上通过光刻、刻蚀工艺分别制得第一锥槽、第二锥槽、第三锥槽、第四锥槽、第五锥槽；

S3:通过化学气相沉积工艺在铌酸锂基底表面制得一层SiO2薄膜；

S4:通过光刻和刻蚀工艺在铌酸锂基底上制作出介质膜；

S5:置于超过200℃的高温下，在掺有苯甲酸锂的苯甲酸熔液中进行质子交换；

S6:置于350℃的氧气环境下进行退火；

S7:在第四锥槽、第五锥槽两侧通过镀模工艺制得电极，安装起偏装置、检偏装置；

S8:退火，消光打磨得到集成芯片。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，通过将光耦合器和Y波导集成调制器集成到一个芯片上，耦合点减少，对外的光接口简单，系统体积小，集成度提高，可靠性加强，制作工艺控制容易，维护简单。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明使用示意图。

附图中1-铌酸锂基底；301-第一锥槽；302-第二锥槽；305-第三锥槽；306-第四锥槽；307-第五锥槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例及附图来进一步详细说明本发明。

如图所示，本发明光纤陀螺Y波导集成调制器芯片及集成方法，主要包括用于集成光耦合和Y波导调制的铌酸锂基底1，所述铌酸锂基底1表面具有第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307，所述第一锥槽301、第二锥槽302连接至第三锥槽305，所述第三锥槽305分别连接第四锥槽306、第五锥槽307，所述第四锥槽306、第五锥槽307两侧分别设有电极片，所述铌酸锂基底1表面设有一层SiO2薄膜，该SiO2薄膜与所述锥槽之间留有一定的空隙，使光信号能更好的传输。

具体的，所述第四锥槽306、第五锥槽307周围设有起偏装置、检偏装置，实现对光信号的起偏、检偏功能。

具体的，所述第一锥槽301外接超辐射发光二极管，所述第二锥槽302外接光电探测器，所述第四锥槽306、第五锥槽307外接光纤环，均采用光纤耦合的方式连接。

具体的，超辐射发光二级管发出的光通过第一锥槽301进入第三锥槽305后分束，平分为两路，两路光经过光纤环回到第三锥槽305合束，再经过第二锥槽302，其中有一路光分出进入光电探测器。其中，所述第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305实现光耦合器的光合束、分束功能，所述第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307加上电极、起偏装置、检偏装置实现Y波导调制功能。

具体的，一种光纤陀螺Y波导集成调制器芯片集成方法，包括如下步骤：

S1:按照芯片图形设计，切割出铌酸锂基底1；

S2:在所得的铌酸锂基底1上通过光刻、刻蚀工艺分别制得第一锥槽301、第二锥槽302、第三锥槽305、第四锥槽306、第五锥槽307；

S3:通过化学气相沉积工艺在铌酸锂基底1表面制得一层SiO2薄膜；