专利名称：光学陀螺用多功能铌酸锂集成光学芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学陀螺的光路，特别是一种谐振式光学陀螺的光路。
背景技术：
光学陀螺是一种具有重大价值的新型角速度敏感器件。从结构上来说，光学陀螺分为干涉式光学陀螺和谐振式光学陀螺。干涉式光学陀螺虽然已在许多传统导航领域得到了成功应用，但对于高精度干涉式光学陀螺来说，克服温度漂移、降低光源噪声、降低成本的研究仍在进行中。谐振式光学陀螺是由激光器、偏振器、对称Y光分路器、分别在Y分路上相对称的2个相位调制器和谐振腔的2个输入/输出耦合器、谐振腔耦合器以及光纤或波导环形谐振腔构成，光路中使用的耦合器(包括光分路器)都是保偏的，它虽具有较高的检测精度，动态范围大，但分离的光学器件存在体积大，成本高，光路器件复杂，稳定性欠高等问题。要想使光学陀螺广泛用于汽车导航、飞机导航等民用领域中，降低成本，提高性价比就成为一个主要的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学陀螺用的包括偏振器、分路器、相位调制器和谐振腔的输入/输出耦合器的多功能铌酸锂集成光学芯片。
本发明的目的是通过下述方案实现的在铌酸锂衬底上从输入端到输出端，依次集成由波导构成的偏振器、对称Y光分路器、分别在对称Y光分路器的分路波导上由波导和电极构成相对称的2个相位调制器、分别在对称Y光分路器的分路波导上由2波导构成相对称的谐振腔的2个输入/输出耦合器。
本发明利用在铌酸锂衬底上集成光波导和器件，从而使谐振式光学陀螺分离的光路器件得到集成简化，增加了稳定性，减小了体积，降低了成本。
图1是本发明的结构示意图；图2是原谐振式光学陀螺的结构示意图。
具体实施例方式
参照图1，在本发明的输入端集成1个由波导构成的偏振器1和对称Y光分路器2，使对称Y光分路器2的2分路波导能完成50∶50的光均分功能。在对称Y光分路器2的2分路波导上分别制作相对称的由波导和集总参数结构电极构成的相位调制器3，当选适当长度的电极时，即能保证本发明所需的带宽和工作电压。在其输出端即对称Y光分路器2的2分路波导的输出端7、8处，集成2个相对称的由2个波导构成的耦合比均为50∶50的定向耦合器，作为光学环形谐振腔的输入/输出耦合器6，其耦合比取决于两平行直波导之间的间距和平行耦合端的长度，4、5为光学陀螺的输出端。本发明的具体设计参数依赖于铌酸锂波导和器件的具体制作工艺过程。所选用的铌酸锂单模光波导要具有与通信用标准单模光纤尽可能匹配的折射率差分布与单模波导尺寸。在此基础上进行模拟与优化分析，再选取其它参数。
本发明可以利用铌酸锂衬底上的退火质子交换法实现，其制作工艺步骤是(1)首先制备光刻版。(2)铌酸锂基片经切割、粗磨、精抛光制成标准衬底片。(3)用真空蒸发机在铌酸锂衬底上蒸发1μm厚的铝膜。(4)用光刻机通过光刻版对铌酸锂衬底的铝膜进行光刻。(5)用磷酸腐蚀液在其衬底上制备出铝掩膜图形。(6)再在苯甲酸晶体熔液中进行质子交换，制备波导。(7)退火。(8)然后在其上面套刻集总参数结构铝电极图案。(9)最后对其端面处理，并完成与保偏光纤的耦合。
参照图2，A为激光器，1为偏振器，2为分路器，3为相位调制器，D1、D2为光电探测器，4、5为光学陀螺输出端，6为谐振腔的输入/输出耦合器，C为谐振腔耦合器，L为光纤或波导环形谐振腔。
如果在本发明的输入端连接激光器A，在输出端7、8之间连接谐振腔耦合器C，在谐振腔耦合器C上布置光纤或波导环形谐振腔L，再在输出端4、5处分别布置光电探测器D1、D2后就构成谐振式光学陀螺装置。
权利要求
1.一种光学陀螺用多功能铌酸锂集成光学芯片，其特征在于在铌酸锂衬底上从输入端到输出端，依次集成由波导构成的偏振器(1)、对称Y光分路器(2)、分别在对称Y光分路器(2)的分路波导上由波导和电极构成相对称的2个相位调制器(3)、分别在对称Y光分路器(2)的分路波导上由2波导构成相对称的谐振腔的2个输入/输出耦合器(6)。
全文摘要
一种光学陀螺用多功能铌酸锂集成光学芯片,是在铌酸锂衬底上从输入端到输出端依次集成由波导构成的偏振器、对称Y光分路器、分别在对称Y光分路器的2分路波导上由波导和电极构成相对称的2个相位调制器、分别在对称Y光分路器的分路波导上由2波导构成相对称的谐振腔的2个输入/输出耦合器。本集成光学芯片使谐振式光学陀螺的光路器件得到集成简化,增加了稳定性,减小了体积,降低了成本。
文档编号G01C19/58GK1382957SQ02112000
公开日2002年12月4日 申请日期2002年6月8日 优先权日2002年6月8日
发明者金仲和, 马慧莲, 丁纯, 王跃林 申请人:浙江大学