[发明专利]一种芯片式三维磁场传感器

权利要求书

1.一种芯片式三维磁场传感器，其特征在于：包括光源(1)、输入直波导(2)、偏振分束波导(3)、1:1功率分束器(4)、三个1:2型Y波导、三个2:1型Y波导、三个输出直波导、三个磁光波导和三个光电探测器；

输入直波导(2)与偏振分束波导(3)的输入端口相连，偏振分束波导(3)的一个输出端口依次经第一1:2型Y波导(5)、第一2:1型Y波导(9)、第一输出直波导(10)连接至第一光电探测器(11)作为一个传感轴，第一1:2型Y波导(5)的两个输出端口分别经第一磁光波导(6)和第一直波导(7)连接至第一2:1型Y波导(9)的两个输入端口；偏振分束波导(3)的另一个输出端口与1:1功率分束器(4)的输入端口相连，1:1功率分束器(4)的一个输出端口依次经第二1:2型Y波导(12)、第二2:1型Y波导(16)、第二输出直波导(17)连接至第二光电探测器(18)作为一个传感轴，第二1:2型Y波导(12)的两个输出端口分别经第二磁光波导(13)和第二直波导(14)连接至第二2:1型Y波导(16)的两个输入端口；1:1功率分束器(4)的另一个输出端口依次经第三1:2型Y波导(19)、第三2:1型Y波导(23)、第三输出直波导(24)连接至第三光电探测器(25)作为一个传感轴，第三1:2型Y波导(19)的两个输出端口分别经第三磁光波导(20)和第三调制电极(22)连接至第三2:1型Y波导(23)的两个输入端口；第一直波导(7)的两侧设有第一调制电极(8)，第二直波导(14)的两侧设有第二调制电极(15)，第三直波导(21)的两侧设有第三调制电极(22)；

所述的输入直波导(2)、偏振分束波导(3)、1:1功率分束器(4)、第一1:2型Y波导(5)、第一直波导(7)、第一2:1型Y波导(9)、第一输出直波导(10)、第二1:2型Y波导(12)、第二直波导(14)、第二2:1型Y波导(16)、第二输出直波导(17)、第三1:2型Y波导(19)、第三直波导(21)、第三2:1型Y波导(23)、第三输出直波导(24)均为脊波导，集成于铌酸锂单晶薄膜层(26)表面，铌酸锂单晶薄膜层(26)位于二氧化硅缓冲层(27)表面，二氧化硅缓冲层(27)位于硅衬底(28)表面，二氧化硅缓冲层(27)位于铌酸锂单晶薄膜层(26)和硅衬底(28)之间。

所述第一调制电极(8)、第二调制电极(15)、第三调制电极(22)形成于铌酸锂单晶薄膜层(26)表面。

2.根据权利要求1所述的一种芯片式三维磁场传感器，其特征在于：光源(1)输出宽谱消偏光至输入直波导(2)，经偏振分束波导(3)分为TE偏振光和TM偏振光，且TE偏振光和TM偏振光均沿水平方向传播；TE偏振光经第一1:2型Y波导(5)分为等功率的两束TE偏振光，其中一束TE偏振光依次经第一1:2型Y波导(5)上分支、第一磁光波导(6)、第一2:1型Y波导(9)上分支后与另一束依次经第一1:2型Y波导(5)下分支、第一直波导(7)、第一2:1型Y波导(9)下分支的TE偏振光在第一2:1型Y波导(9)的单端口汇合，之后耦合进第一光电探测器(11)；

TM偏振光经1:1功率分束器(4)分成等功率的两束分别沿水平方向和竖直方向传播的TM偏振光；沿水平方向传播的TM偏振光经第二1:2型Y波导(12)分为等功率的两束TM偏振光，其中一束TM偏振光依次经第二1:2型Y波导(12)上分支、第二磁光波导(13)、第二2:1型Y波导(16)上分支后与另一束依次经第二1:2型Y波导(12)下分支、第二直波导(14)、第二2:1型Y波导(16)下分支的TM偏振光在第二2:1型Y波导(16)的单端口汇合，之后耦合进第二光电探测器(18)；沿竖直方向传播的TM偏振光经第三1:2型Y波导(19)分为等功率的两束TM偏振光，其中一束TM偏振光依次经第三1:2型Y波导(19)左分支、第三直波导(21)、第三2:1型Y波导(23)左分支后与另一束依次经第三1:2型Y波导(19)右分支、第三磁光波导(20)、第三2:1型Y波导(23)右分支的TM偏振光在第三2:1型Y波导(23)的单端口汇合，之后耦合进第三光电探测器(25)。