[发明专利]一种基于多路径声光波导结构的微光机电陀螺

说明书

本发明涉及一种基于多路径声光波导结构的微光机电陀螺，包括：基底材料(11)、设置于基底材料(11)上的叉指换能器(15)、光纤(12)、起偏器(13)、检偏器(18)和声光波导区域(16)；光纤(12)用于向起偏器(13)输入光信号，所述的光信号依次经起偏器(13)、声光波导区域(16)和检偏器(18)处理后，生成经声表面波调制的偏振光信号；所述的声光波导区域(16)为嵌于基底材料(11)上的S形沟道结构，并被叉指换能器(15)产生的声表面波所覆盖。本发明通过采用S形结构的声光波导区域，有效增加了光信号在传输过程中与叉指换能器产生的声波的接触面积，相对于现有技术中的微光机电陀螺，具有较高的灵敏度，测角速度的结果更加精确。

技术领域

本发明涉及微光机电陀螺领域，特别涉及一种基于多路径声光波导结构的微光机电陀螺。

背景技术

近年来，声表面波传感器不断发展。1980年，Lao提出声表面波陀螺效应，即利用在介质中传播的声表面波来感应运动物体的角速度。由于声表面波陀螺具有尺寸小、重量轻、成本低和功耗低等优点，其在微小型角速度传感器领域具有广阔的应用前景。虽然SAW陀螺发展迅速，但是其精度和灵敏度相比于光纤、激光陀螺还有待提高。由于SAW陀螺利用哥氏力的影响来改变声波波速，可通过计算找出压电基底的敏感切向，之后，或通过压焊金属点阵增大哥氏力，或改变探测方式，或改变SAW陀螺芯片结构来提高其精度和灵敏度。

目前已报道的改进SAW陀螺采用的方案有双通道差分SAW陀螺，质量块驻波SAW陀螺，光偏转型声光SAW陀螺等，双通道差分SAW陀螺采用差分设计有效降低温度扰动等影响，但是其频率随角速度变化十分微弱，灵敏度比较低。质量块驻波SAW陀螺通过增大质量来提高陀螺的灵敏度，但其结构复杂，加工困难。光偏转型声光SAW陀螺利用了光学探测精度高的特点改进SAW陀螺，但通过计算，其灵敏度不及质量块驻波SAW陀螺。因此，现有技术中所提供的上述各种SAW陀螺均有待于进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术中的各种微光机电陀螺均存在测量灵敏度低的技术问题，提出一种高灵敏度多路径声光波导结构的微光机电陀螺，利用该陀螺测量角速度，能够提高检测的灵敏度。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于多路径声光波导结构的微光机电陀螺，包括基底材料和设置于基底材料上的叉指换能器，该微光机电陀螺还包括：光纤、起偏器、检偏器和声光波导区域；所述的光纤用于向起偏器输入光信号，所述的光信号依次经起偏器、声光波导区域和检偏器处理后，生成经声表面波调制的偏振光信号；所述的声光波导区域为嵌于基底材料上的S形沟道结构，并被叉指换能器产生的声表面波所覆盖。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的微光机电陀螺还包括声吸收带，所述叉指换能器的两端各设有一个声吸收带，用于吸收基底材料因声表面波作用产生的超声回波。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的微光机电陀螺还包括电光调制器，所述声光波导区域的两侧各设有一个电光调制器，用于对声光波导区域内传输的光信号进行幅度调制。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的声光波导区域通过在基底材料上采用光刻、镀膜、扩散或刻蚀工艺制成；所述的基底材料采用声光波导介质，包括：LiNbO3、PbMoO4、GaAs、Si、TeO2晶体或合成有机材料。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的声光波导区域利用钛扩散技术在基底材料上制成。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的光纤为单模式光纤或多模式光纤。

本发明的一种基于多路径声光波导结构的微光机电陀螺优点在于：

本发明的高灵敏度多路径声光波导结构的微光机电陀螺，声光波导区域采用S型结构，相比于条状光波导，有效增加了光信号在传输过程中与叉指换能器产生的声波的接触面积，使得声波信号更好地作用于光信号，相对于现有技术中的微光机电陀螺，具有较高的灵敏度，测角速度的结果更加精确。