[发明专利]用于三轴光纤陀螺的硅基-LN基混合集成光学芯片

权利要求书

1.一种用于三轴光纤陀螺的硅基-LN基混合集成光学芯片，其特征在于，所述硅基-LN基混合集成光学芯片由硅基芯片(1)和铌酸锂基芯片(2)拼接而成；

所述硅基芯片(1)上集成了输入光波导(3-1)、1×3Y分支耦合器(3)、第七输出光波导(4-1)、第一90°圆弧光波导(4-2)、第一方向耦合器(4)、第八输出光波导(5-1)、第二90°圆弧光波导(5-2)、第二方向耦合器(5)、第九输出光波导(6-1)、第三90°圆弧光波导(6-2)、第三方向耦合器(6)；

所述铌酸锂基芯片(2)上集成了第一Y分支耦合器(7)、第二Y分支耦合器(8)、第三Y分支耦合器(9)和对应设计制作的金属电极(10)；

所述硅基芯片(1)的三个方向耦合器的输出光波导的外端面形成连接端；所述铌酸锂基芯片(2)中的三个Y分支输入直波导段的外端面形成连接端；两块芯片的连接端相互拼接在一起并通过波导耦合工艺固定，拼接后，硅基芯片的三个方向耦合器各自的第一输出直波导段分别与铌酸锂基芯片中的三个Y分支的输入直波导段同轴。

2.如权利要求1所述用于三轴光纤陀螺的硅基-LN基混合集成光学芯片，其特征在于，所述输入光波导(3-1)是1×3Y分支耦合器(3)的输入直波导，1×3Y分支耦合器(3)有三条输出波导，分为第一输出波导(3-2)、第二输出波导(3-3)、第三输出波导(3-4)，第一输出波导(3-2)对应1×3Y分支耦合器(3)的第一输出端口，第二输出波导(3-3)对应1×3Y分支耦合器(3)的第二输出端口，第三输出波导(3-4)对应1×3Y分支耦合器(3)的第三输出端口；

1×3Y分支耦合器(3)的第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口分别与第一方向耦合器(4)的第一输入端(4-3)、第二方向耦合器(5)的第一输入端(5-3)和第三方向耦合器(6)的第一输入端(6-3)相连；

第一方向耦合器(4)的第二输入端(4-4)、第二方向耦合器(5)的第二输入端(5-4)和第三方向耦合器(6)的第二输入端(6-4)分别连接第一90°圆弧光波导(4-2)、第二90°圆弧光波导(5-2)和第三90°圆弧光波导(6-2)；

第一90°圆弧光波导(4-2)、第二90°圆弧光波导(5-2)和第三90°圆弧光波导(6-2)分别与第七输出光波导(4-1)、第八输出光波导(5-1)和第九输出光波导(6-1)连接，第七输出光波导(4-1)与1×3Y分支耦合器(3)的第一输出波导(3-2)和第二输出波导(3-3)交叉，第八输出光波导(5-1)与1×3Y分支耦合器(3)的第三输出波导(3-4)交叉；第一方向耦合器(4)的第二输出端(4-6)、第二方向耦合器(5)的第二输出端(5-6)和第三方向耦合器(6)的第二输出端(6-6)端面涂覆吸光材料；

第一方向耦合器(4)的第一输出端(4-5)、第二方向耦合器(5)的第一输出端(5-5)和第三方向耦合器(6)的第一输出端(6-5)分别与第一Y分支耦合器(7)、第二Y分支耦合器(8)和第三Y分支耦合器(9)各自的直波导相连。

3.如权利要求2所述用于三轴光纤陀螺的硅基-LN基混合集成光学芯片，其特征在于，每个Y分支耦合器的波导之上均设有一个金属电极(10)；

第一Y分支耦合器(7)的两输出端口分别与第一输出光波导(7-2)、第二输出光波导(7-3)相连；第二Y分支耦合器(8)的两输出端口分别与第三输出光波导(8-2)、第四输出光波导(8-3)相连；第三Y分支耦合器(9)的两输出端口分别与第五输出光波导(9-2)、第六输出光波导(9-3)相连；在每个输出光波导上均设有一个金属电极(10)。

4.如权利要求3所述用于三轴光纤陀螺的硅基-LN基混合集成光学芯片，其特征在于，所述硅基芯片(1)上的各个光波导及耦合器均由光波导上包层、光波导芯层、光波导下包层和衬底材料组成，衬底材料为硅或石英玻璃，波导上包层和下包层材料为二氧化硅，波导芯层材料为掺锗的二氧化硅，其中芯层折射率大于包层折射率，芯层折射率与包层折射率差，光波导芯层的横截面为矩形，长4～7μm，宽4～6.5μm，光波导上包层和光波导下包层厚度为数微米以上。