一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪的制作方法

本发明涉及集成光学及惯性传感技术，特别是涉及一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪。

背景技术：

1、目前，常用的光学陀螺仪主要依靠光在光纤中传输进行实现，其核心光学系统由各个分立的光学器件通过光纤耦合和熔接进行连接，这使得整个器件结构庞大，不能满足惯性系统小型化、集成化技术日益发展的需求。随着相关技术的发展，应用领域对光学陀螺仪的体积、重量要求越来越高，集成化、小型化、低成本和高稳定性的光学陀螺成为了未来的发展趋势。

2、集成化光学陀螺仪将光源、传输波导、信号探测器、耦合器和电光调制器等原件均集成在同一块基片上，是提高光学陀螺仪的性能指标，缩小光学陀螺仪的体积的关键。其中，集成器件的一种重要方式便是采用紧凑的谐振腔结构对传统的光纤环结构进行替代，而如何实现紧凑的低损耗谐振腔结构是器件小型化集成后性能提升的关键。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题，就是提供一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其实现可用于光学陀螺仪的小尺寸谐振腔结构，谐振腔可以在拐角传输时保持低损耗，为小型化的高性能光学陀螺仪提供保证。

2、解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，谐振腔由第二结构单元排列组合而成，第一结构单元与第二结构单元之间具有不同的拓扑数，第一结构单元与第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。

4、可选的，光传输路径的每个拐角的角度为60度或者120度。

5、可选的，谐振腔的每条边界包含至少六个第二结构单元。

6、可选的，组合成的谐振腔的形状为正三角形、菱形或者正六边形。

7、可选的，第一结构单元与第二结构单元均为菱形。

8、可选的，第一结构单元与第二结构单元上分别设有第一孔和第二孔，且第一结构单元与第二结构单元之间为相对称结构。

9、可选的，相邻的谐振腔之间以级联方式连接时，相邻的谐振腔之间设有少于四个另一种形状的谐振腔。

10、可选的，第一结构单元与第二结构单元均由硅材料制成。

11、可选的，还包括光源、探测器、传输波导和耦合器，光源和探测器分别通过传输波导与耦合器连接，耦合器通过传输波导分别与光传输路径的两端连接。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、本发明可以灵活变换多种结构的谐振腔，形成多种设计方案，且谐振腔之间可通过直接连接方式或通过与光传输路径间的耦合作用实现级联，为光学陀螺仪性能的提升提供保障。

14、本发明的光学陀螺仪的单个谐振腔的边长尺寸仅需几微米，可突破普通波导集成过程中必须使用较大半径以降低损耗的设计，对实现高性能光学陀螺仪的片上集成前景优越。

技术特征：

1.一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，所述谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，所述谐振腔由第二结构单元排列组合而成，所述第一结构单元与所述第二结构单元之间具有不同的拓扑数，所述第一结构单元与所述第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。

2.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述光传输路径的每个拐角的角度为60度或者120度。

3.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述谐振腔的每条边界包含至少六个所述第二结构单元。

4.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：组合成的所述谐振腔的形状为正三角形、菱形或者正六边形。

5.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述第一结构单元与所述第二结构单元均为菱形。

6.根据权利要求5所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述第一结构单元与所述第二结构单元上分别设有第一孔和第二孔，且所述第一结构单元与所述第二结构单元之间为相对称结构。

7.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：相邻的所述谐振腔之间以级联方式连接时，相邻的所述谐振腔之间设有少于四个另一种形状的谐振腔。

8.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述第一结构单元与所述第二结构单元均由硅材料制成。

9.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：还包括光源、探测器、传输波导和耦合器，所述光源和探测器分别通过所述传输波导与所述耦合器连接，所述耦合器通过所述传输波导分别与所述光传输路径的两端连接。

技术总结
本发明公开了一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，谐振腔由第二结构单元排列组合而成，第一结构单元与第二结构单元之间具有不同的拓扑数，第一结构单元与第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。本发明实现了可用于光学陀螺仪的小尺寸谐振腔结构，谐振腔可以在拐角传输时保持低损耗，为小型化的高性能光学陀螺仪提供保证。

技术研发人员：卢金龙,陆龙钊,郝婷,周赤,吉贵军,王兴龙,胡彦斌,赵希
受保护的技术使用者：珠海光库科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12