一种集成光学强电场传感器的制作方法

本实用新型涉及电场监测技术领域，尤其涉及一种集成光学强电场传感器。

背景技术：

电场测量在诸多科学研究和工程技术领域都具有十分重要的意义，目前，光学传感与测量技术的迅速发展，为电场测量提供了有效手段，其中，集成光学强电场传感器与传统的电气电子式强电场传感器相比，由于其具有绝缘性能好、反应速度快、安全性高、体积小、重量轻等优点，已经逐渐成为电场测量领域的主流应用。

现有的集成光学强电场传感器主要包括晶片单元、光纤和封装结构，具体地，光纤与晶片单元中的波导基片相连，进而与波导基片上的光波导耦合，但在现有的集成光学强电场传感器中，光纤往往不能与波导基片上的光波导完全对准，导致集成光学强电场传感器的插入损耗增大，影响集成光学强电场传感器的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种集成光学强电场传感器，用于降低集成光学强电场传感器的插入损耗，提高集成光学强电场传感器的稳定性。

为达到上述目的，本实用新型提供一种集成光学强电场传感器，采用如下技术方案：

该集成光学强电场传感器包括：波导基片，所述波导基片上设置有光波导，所述波导基片与所述光波导的延伸方向垂直的两端均设置有一个硅块，每个所述硅块上设置有V型槽，所述V型槽内均粘接有裸光纤，一个所述硅块的所述V型槽内的所述裸光纤与所述光波导的一端对准，另一个所述硅块的所述V型槽内的所述裸光纤与所述光波导的另一端对准。

与现有技术相比，本实用新型提供的集成光学强电场传感器具有以下有益效果：

在本实用新型提供的集成光学强电场传感器中，包括波导基片，该波导基片上设置有光波导，且波导基片与光波导的延伸方向垂直的两端均设置有一个硅块，每个硅块上设置有V型槽，V型槽内均粘接有裸光纤，一个硅块的V型槽内的裸光纤与光波导的一端对准，另一个硅块的V型槽内的裸光纤与光波导的另一端对准，由于裸光纤已经固定在了硅块的V型槽内，因此，在将裸光纤与波导基片上的光波导进行耦合时，只需将硅块的V型槽与光波导的一端对准，即可实现该硅块V型槽内的裸光纤与波导基片上的光波导的一端对准，从而可以避免裸光纤直接与光波导耦合时无法对准的情况发生，进而可以降低集成光学强电场传感器的插入损耗，提高集成光学强电场传感器的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的集成光学强电场传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的天线基片的结构示意图。

附图标记说明：

1—波导基片， 2—光波导， 3—硅块，

4—裸光纤， 5—接触电极， 6—天线基片，

7—偶极子天线， 8—垫片， 9—绝缘封装壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种集成光学强电场传感器，该集成光学强电场传感器包括：波导基片1，波导基片1上设置有光波导2，波导基片1与光波导2的延伸方向垂直的两端均设置有一个硅块3，每个硅块3上设置有V型槽，V型槽内均粘接有裸光纤4，一个硅块3的V型槽内的裸光纤4与光波导2的一端对准，另一个硅块3的V型槽内的裸光纤4与光波导2的另一端对准。

示例性地，如图1所示的方位，波导基片1上设置有水平的光波导2，波导基片1的左右两端分别设置有硅块3，位于波导基片1右端的硅块3的下端面设置有V型槽，V型槽内粘接有裸光纤4，该裸光纤4与光波导2的右端对准；位于波导基片1左端的硅块3的上端面设置有V型槽，V型槽内也粘接有裸光纤4，该裸光纤4与光波导2的左端对准。可以理解的是，本实用新型实施例中，裸光纤4与光波导2的一端对准均指的是裸光纤4的纤芯与光波导2的一端对准。

在本实用新型实施例提供的集成光学强电场传感器中，包括波导基片1，该波导基片1上设置有光波导2，且波导基片1与光波导2的延伸方向垂直的两端均设置有一个硅块3，每个硅块3上设置有V型槽，V型槽内均粘接有裸光4纤，一个硅块3的V型槽内的裸光纤4与光波导2的一端对准，另一个硅块3的V型槽内的裸光纤4与光波导2的另一端对准，由于裸光纤4已经固定在了硅块3的V型槽内，因此，在将裸光纤4与波导基片1上的光波导2进行耦合时，只需将硅块3的V型槽与光波导2的一端对准，即可实现该硅块3的V型槽内的裸光纤4与波导基片1上的光波导2的一端对准，从而可以避免裸光纤4直接与光波导2耦合时无法对准的情况发生，进而可以降低集成光学强电场传感器的插入损耗，提高集成光学强电场传感器的稳定性。

示例性地，硅块3可通过紫外固化胶粘接在波导基片1与光波导2的延伸方向垂直的两端。具体地，可选用AT6001紫外固化胶，该紫外固化胶的玻璃化温度为-3℃，热膨胀系数为2×10^-5/℃，比普通紫外固化胶的热膨胀系数小一个量级，从而可以显著改善硅块3与波导基片1耦合粘接处的温度稳定性。

进一步地，如图1所示，波导基片1与光波导2的延伸方向平行的两端均设置有接触电极5，每个接触电极5均设置有天线基片6。示例性地，如图1所示的方位，波导基片1的上下两端均设置有接触电极5，每个接触电极5处均设置有天线基片6。

示例性地，如图1和图2所示，天线基片6上设置有偶极子天线7，偶极子天线与接触电极5电气连接。示例性地，可将天线基片6进行单面抛光，然后在抛光后的面上，通过光刻法形成偶极子天线7，可通过金属球焊将偶极子天线7与接触电极5电气连接。

可选地，如图2所示，该偶极子天线7的长度h为2mm～5mm。

示例性地，由于硅基片的热膨胀系数较小，没有压电、热电等影响稳定性的附加效应，因此，优选上述天线基片6为硅基片。

此外，如图1所示，上述集成光学强电场传感器还可包括垫8，波导基片1和天线基片6均固定在垫片8上。示例性地，波导基片1和天线基片6均可通过紫外固化胶粘接在垫片8上。

示例性地，上述波导基片1可为铌酸锂晶片，垫片8可为铌酸锂垫片。具体地，可选用x切z传的铌酸锂晶片作为波导基片3和垫片7。

进一步地，如图1所示，上述集成光学强电场传感器还可包括绝缘封装壳9，垫片8通过硅胶粘接在绝缘封装壳9内。具体地，可选用应力较低的硅胶，将垫片8粘接在绝缘封装壳9内，从而在保证垫片8与绝缘封装壳9牢固粘接的情况下，在垫片8与绝缘封装壳9之间形成“气垫”缓冲层，使绝缘封装壳9与垫片8之间的应力尽可能小，实现了柔性封装。

此外，当波导基片3和垫片7均选用铌酸锂晶片时，一方面，优选上述绝缘安装壳9的热膨胀系数与铌酸锂晶片的热膨胀系数相近，从而能够避免温度变化时，绝缘安装壳9影响铌酸锂晶片的稳定性；另一方面，为减小对待测电场的干扰，需选择介电常数较小的绝缘安装壳9。而陶瓷的热膨胀系数较小、玻璃钢的热膨胀系数与铌酸锂晶片相近，且二者均具有较低的介电常数，因此，本实用新型实施例中，优选上述绝缘安装壳为陶瓷绝缘安装壳或玻璃钢绝缘安装壳。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。