一种用于物联网加速器的等离激元谐振腔陀螺芯片的制作方法

本发明涉及一种陀螺芯片，具体涉及一种等离激元谐振腔陀螺芯片。

背景技术

物联网就是物物相连的互联网，其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息，物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，作为无线电通讯中继站，收集来自地面的各种讯息，然后再发送到另一个地方的用户手里，它的覆盖面特别大，一颗卫星就可以负责1/3地球表面的通讯，如果在地球静止轨道上均匀地放置三颗通讯卫星，便可以实现除南北极之外的全球通讯，现在较为物联网系统为了加密，防止黑客篡改程序，均使用卫星控制，其中最重要的就是卫星导航的准确性，它关系着卫星的自我校准和数据保真，陀螺芯片是卫星中重要的部件，谐振式光学陀螺是陀螺芯片领域的重要课题，具有抗电磁干扰及灵敏度高等优势，在高精度惯性制导系统中具有广泛的应用前景，光学谐振腔是谐振式光学陀螺的核心组成元件，其性能直接决定着陀螺的精度与稳定性，目前研究的陀螺光学谐振腔主要为光纤谐振腔和集成光波导谐振腔，其中光纤谐振腔具有低损耗、高清晰度的优势，但非全固态的特性严重影响了陀螺性能的稳定性，且存在偏振噪声，集成光波导谐振腔具备微型化、全固态及成本低等优势，被认为是新一代高性能陀螺仪的重点发展方向之一。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种物联网用加速器的等离激元谐振腔陀螺芯片，方便使用。

技术方案：本发明所述的一种物联网用加速器的等离激元谐振腔陀螺芯片，包括用于传导光信号并稳定其偏振态的两组轴对称设置的第一埋入式保偏光纤与第二埋入式保偏光纤，以及第一埋入式弯曲保偏光纤与第二埋入式弯曲保偏光纤、用于调谐谐振腔耦合比并实现光信号在谐振腔中单偏振传输的第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器，所述第一埋入式弯曲保偏光纤、第二埋入式弯曲保偏光纤，与第一可调谐表面等离激元耦合器、第二可调谐表面等离激元耦合器形成谐振腔，所述第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器均为表面等离激元波导耦合器，所述第一埋入式保偏光纤、第二埋入式保偏光纤、第一埋入式弯曲保偏光纤和第二埋入式弯曲保偏光纤均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器的外围层中，并与第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器对接集成。

所述第一可调谐表面等离子体激元耦合器包括第一定向耦合器和第二定向耦合器，以及第一传输臂、第二传输臂、第三传输臂、第四传输臂，所述第一定向耦合器的第一端连通于第一传输臂，所述第一定向耦合器的第二端留有间隙的对接于第三传输臂的第一端，所述第二定向耦合器的第一端连通于第二传输臂，所述第二定向耦合器的第二端留有间隙的对接于第三传输臂的第二端，所述第一埋入式保偏光纤与第二埋入式保偏光纤还通过第四传输臂留有间隙的对接，所述第三传输臂一端通过电极引线与第一电极触点连接，所述第三传输臂另一端通过电极引线与第二电极触点连接，所述第四传输臂一端通过电极引线与第三电极触点连接，所述第四传输臂另一端通过电极引线与第四电极触点连接。

所述第二可调谐表面等离子体激元耦合器包括第三定向耦合器，所述第三定向耦合器包括第五传输臂、第六传输臂、第七传输臂、第八传输臂，所述第一传输臂与第五传输臂通过第六传输臂留有间隙的对接，所述第二传输臂与第七传输臂通过第八传输臂留有间隙的对接，所述第六传输臂一端通过电极引线与第五电极触点连接，所述第六传输臂另一端通过电极引线与第六电极触点连接，所述第八传输臂一端通过电极引线与第七电极触点连接，所述第八传输臂另一端通过电极引线与第八电极触点连接，所述第六传输臂与第八传输臂之间设有半导体连接桥。

所述间隙为2～4.5μm。

所述第一埋入式保偏光纤、第二埋入式保偏光纤、第一埋入式弯曲保偏光纤、第二埋入式弯曲保偏光纤均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器的外围层内，所述外围层内设有用于埋覆第一埋入式保偏光纤、第二埋入式保偏光纤的第一通道。

所述第一埋入式保偏光纤、第二埋入式保偏光纤、第一埋入式弯曲保偏光纤和第二埋入式弯曲保偏光纤均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器和第二可调谐表面等离激元耦合器的外围层内，所述外围层内设有用于埋覆第一埋入式弯曲保偏光纤和第二埋入式弯曲保偏光纤的第二通道。

所述表面等离激元波导包括依次堆叠成型的衬底、下包层、中层、芯层、上包层和覆盖层，所述芯层为半导体芯层，所述中层、上包层、芯层和覆盖层均为同种材料，所述中层的厚度与芯层与下包层的总厚度相等，所述下包层厚度为10～35μm，所述上包层厚度为10～25μm、宽度为15～20μm。

所述第一通道、第二通道设于芯层中，所述第一通道、第二通道均为圆型槽，所述第一通道、第二通道外周设有金属保护层，所述金属保护层介于中层、芯层、和上包层中。

有益效果：本发明的一种物联网用加速器的等离激元谐振腔陀螺芯片，通过可调谐表面等离激元耦合器与保偏光纤对接集成实现了陀螺谐振腔芯片，利用弯曲保偏光纤作为该陀螺谐振腔芯片中环形组成部分，有效降低了光信号传输过程中的损耗，提高了谐振腔的清晰度，同时也稳定了谐振腔内光信号的偏振态，利用可调谐表面等离激元耦合器作为陀螺谐振腔的耦合器部分，表面等离激元波导的单偏振传输特性实现了光信号在谐振腔中单偏振传输表，可有效抑制陀螺系统中的偏振噪声，提高陀螺灵敏度，通过向两组电极触点施加电压改变加热电极及其周围介质的温度，改变调制臂中的光传输特性，最终实现对耦合器的耦合比进行调谐，该调谐方式简单快捷、响应速度快且制备工艺简单，多定向耦合器的设计，以及第一埋入式保偏光纤与第二埋入式保偏光纤轴对称的设计加强了调谐过程中过滤te模式光，保留tm模式光的稳定性，并达到彻底的去除偏振噪声的效果。

附图说明

图1为本发明谐振陀螺的结构示意图；

图2为第一埋入式保偏光纤或第二埋入式保偏光纤的横截面示意图；

图3为第一埋入式弯曲保偏光纤或第二埋入式弯曲保偏光纤的横截面示意图；

图4为可调谐表面等离激元耦合器横截面示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1至4所示，本发明的一种物联网用加速器的等离激元谐振腔陀螺芯片，包括用于传导光信号并稳定其偏振态的两组轴对称设置的第一埋入式保偏光纤1与第二埋入式保偏光纤2，以及第一埋入式弯曲保偏光纤3与第二埋入式弯曲保偏光纤4、用于调谐谐振腔耦合比并实现光信号在谐振腔中单偏振传输的第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6，第一埋入式弯曲保偏光纤3、第二埋入式弯曲保偏光纤4，与第一可调谐表面等离激元耦合器5、第二可调谐表面等离激元耦合器6形成谐振腔，第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6均为表面等离激元波导耦合器，第一埋入式保偏光纤1、第二埋入式保偏光纤2、第一埋入式弯曲保偏光纤3和第二埋入式弯曲保偏光纤4均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6的外围层33中，并与第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6对接集成；

第一可调谐表面等离子体激元耦合器5包括第一定向耦合器7和第二定向耦合器8，以及第一传输臂9、第二传输臂10、第三传输臂11、第四传输臂12，第一定向耦合器7的第一端71连通于第一传输臂9，第一定向耦合器7的第二端72留有间隙的对接于第三传输臂11的第一端111，第二定向耦合器8的第一端81连通于第二传输臂10，第二定向耦合器8的第二端82留有间隙的对接于第三传输臂11的第二端112，第一埋入式保偏光纤1与第二埋入式保偏光纤2还通过第四传输12臂留有间隙的对接，第三传输臂11一端通过电极引线与第一电极触点14连接，第三传输臂11另一端通过电极引线与第二电极触点15连接，第四传输臂12一端通过电极引线与第三电极触点16连接，第四传输臂12另一端通过电极引线与第四电极触点17连接；

第二可调谐表面等离子体激元耦合器6包括第三定向耦合器18，第三定向耦合器18包括第五传输臂19、第六传输臂20、第七传输臂21、第八传输臂22，第一传输臂9与第五传输臂19通过第六传输臂20留有间隙的对接，第二传输臂10与第七传输臂21通过第八传输臂22留有间隙的对接，第六传输臂20一端通过电极引线与第五电极触点23连接，第六传输臂20另一端通过电极引线与第六电极触点24连接，第八传输臂22一端通过电极引线与第七电极触点25连接，第八传输臂22另一端通过电极引线与第八电极触点26连接，第六传输臂20与第八传输臂22之间设有半导体连接桥34，其中各个间隙优选为2～4.5μm；

第一埋入式保偏光纤1、第二埋入式保偏光纤2、第一埋入式弯曲保偏光纤3、第二埋入式弯曲保偏光纤4均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6的外围层33内，外围层33内设有用于埋覆第一埋入式保偏光纤1、第二埋入式保偏光纤2的第一通道；

第一埋入式保偏光纤1、第二埋入式保偏光纤2、第一埋入式弯曲保偏光纤3和第二埋入式弯曲保偏光纤4均埋设于第一可调谐表面等离激元耦合器5和第二可调谐表面等离激元耦合器6的外围层33内，外围层33内设有用于埋覆第一埋入式弯曲保偏光纤1和第二埋入式弯曲保偏光纤2的第二通道；

表面等离激元波导包括依次堆叠成型的衬底27、下包层28、中层29、芯层30、上包层31和覆盖层32，芯层30为半导体芯层，所述中层29、上包层31、芯层30和覆盖层均为同种材料，中层29的厚度与芯层30与下包层28的总厚度相等，下包层厚度为10～35μm，上包层厚度为10～25μm、宽度为15～20μm；

第一通道、第二通道设于芯层30中，第一通道、第二通道均为圆型槽，第一通道、第二通道外周设有金属保护层13，金属保护层13介于中层29、芯层30、和上包层32中。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。