[发明专利]起偏器、起偏器制备方法及光纤陀螺仪

说明书

本发明提供一种起偏器、起偏器制备方法及光纤陀螺仪，本发明涉及集成光电子领域。其中起偏器包括：波导层和金属吸收层，波导层包括多模直波导区、曲率渐变波导区和盘绕型波导区，曲率渐变波导区的首端与多模直波导区的末端连接，曲率渐变波导区的末端与盘绕型波导区的首端连接，金属吸收层与盘绕型波导区相对，金属吸收层与盘绕型波导区之间设置有隔离层。本发明提供的起偏器，通过将波导层分为连续的多模直波导区、曲率渐变波导区和盘绕型波导区，增强对TE偏振态的光场束缚能力，减小TE偏振态的传输损耗，经过盘绕型波导区的长距离盘绕结构后，TM偏振光会被经过隔离层隔开的金属吸收层的金属吸收，从而实现在宽光谱范围内得到高消光比的起偏器。

技术领域

本发明涉及集成光电子技术领域，尤其涉及一种起偏器、起偏器制备方法及光纤陀螺仪。

背景技术

光纤陀螺仪是一种重要的高精度光学惯性测量仪器，在国家经济建设和国防装备系统中处于极其重要的位置。其中，光纤陀螺仪所需要的光源为超辐射发光二极管，可以自发辐射出宽光谱光源，其高斯分布的光谱分布可以使得中心波长更加容易被探测，同时可以抑制瑞利散射。然而超辐射发光二极管输出的光源无法保证单一偏振态，而对于光纤陀螺仪而言，两个偏振态的折射率不同，会造成光程差，光强探测时额外的偏振态的干涉光引入额外的噪声，劣化探测精度。因此高消光比低插入损耗的宽光谱起偏器成为了光纤陀螺仪中不可缺少的器件。

因此如何在宽光谱范围内得到高消光比的起偏器，并且减小TE 偏振态的损耗是目前所要研究的方向。

发明内容

本发明提供一种起偏器、起偏器制备方法及光纤陀螺仪，用以解决现有技术中无法在宽光谱范围内得到高消光比的起偏器，并且减小 TE偏振态的损耗的缺陷，实现盘绕型波导区正对金属吸收层，并在两者之间设置可控厚度的隔离层，在宽光谱范围内得到高消光比的起偏器，且减小TE偏振态的损耗。

本发明第一方面提供一种起偏器，包括：波导层和金属吸收层，所述波导层包括多模直波导区、曲率渐变波导区和盘绕型波导区，所述曲率渐变波导区的首端与所述多模直波导区的末端连接，所述曲率渐变波导区的末端与所述盘绕型波导区的首端连接，

其中，所述金属吸收层与所述盘绕型波导区相对，所述金属吸收层与所述盘绕型波导区之间设置有隔离层。

根据本发明提供的起偏器，所述金属吸收层和所述波导层刻在芯片上，所述芯片包括衬底、所述衬底上层的埋氧层以及包层，所述金属吸收层、所述隔离层和所述波导层置于所述埋氧层和所述包层之间。

根据本发明提供的起偏器，所述隔离层、所述衬底、所述埋氧层和所述包层均采用二氧化硅材料。

根据本发明提供的起偏器，所述波导层宽度为2微米，所述隔离层厚度为0.7微米。

根据本发明提供的起偏器，所述金属吸收层的厚度大于50nm小于等于100nm。

本发明第二方面提供了一种起偏器的制备方法，步骤包括：

确定波导层宽度：得到进入的光源的TE偏振态光和TM偏振态光沿y轴方向的倏逝场衰减系数，根据所述波导层宽度和所述波导层厚度与所述倏逝场衰减系数的关系确认所述波导层宽度；

确定金属吸收层位置：以所述波导层上表面轴对称处为坐标原点，沿倏逝场方向，在TE偏振态倏逝场振幅比位于坐标原点的振幅低10 倍以上和TM偏振态的倏逝场比位于坐标原点的振幅低于10倍之间的位置作为所述金属吸收层位置，进而确定隔离层厚度；

确定金属吸收层厚度：得到光源在所述金属吸收层的衰减系数，根据所述金属吸收层的衰减系数确定趋肤深度，进而确定所述金属吸收层厚度；

确定盘绕型波导区长度：得到所述盘绕型波导区的衰减系数，根据消光比确定所述盘绕型波导区的长度。

根据本发明提供的起偏器的制备方法，还包括步骤：