[发明专利]一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片

说明书

本发明涉及干涉式光纤陀螺，具体是一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片。本发明解决了传统的干涉式光纤陀螺难以实现小型化、插入损耗高、生产成本高的问题。一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片，包括SOI平台、四根弯曲波导、两个集成硅基Y波导、级联式集成硅基起偏器；第一个集成硅基Y波导作为源Y分支；第二个集成硅基Y波导作为干涉式Y分支；所述级联式集成硅基起偏器包括N个集成硅基起偏单元；第一至第N个集成硅基起偏单元的芯层波导依次串联，且源Y分支的主直波导段的首端依次通过第一至第N个集成硅基起偏单元的芯层波导与干涉式Y分支的主直波导段的首端连接。本发明适用于小型化干涉式光纤陀螺。

技术领域

本发明涉及干涉式光纤陀螺，具体是一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片。

背景技术

干涉式光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，其广泛应用于航空、航天、航海等领域。在传统的干涉式光纤陀螺中，由于各个光学器件（光源、光电探测器、保偏光纤环、压电陶瓷相位调制器、两个耦合器、空间滤波器、起偏器）均为分立光学器件，一方面导致干涉式光纤陀螺难以实现小型化，另一方面导致干涉式光纤陀螺存在插入损耗高、生产成本高的问题。基于此，有必要发明一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片，以解决传统的干涉式光纤陀螺难以实现小型化、插入损耗高、生产成本高的问题。

发明内容

本发明为了解决传统的干涉式光纤陀螺难以实现小型化、插入损耗高、生产成本高的问题，提供了一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种用于小型化干涉式光纤陀螺的光子集成芯片，包括SOI平台、四根弯曲波导、两个集成硅基Y波导、级联式集成硅基起偏器；

四根弯曲波导、两个集成硅基Y波导、级联式集成硅基起偏器均基于SOI平台加工而成；

四根弯曲波导的尾端面均与SOI平台的右端面齐平，且第三根弯曲波导的长度与第四根弯曲波导的长度不相等；

所述每个集成硅基Y波导均包括主直波导段；主直波导段的尾端延伸设置有首端窄尾端宽的锥形波导段；锥形波导段的尾端延伸设置有两个过渡直波导段，且两个过渡直波导段沿主直波导段的宽度方向对称分布；两个过渡直波导段之间形成有耦合狭缝；两个过渡直波导段的尾端各延伸设置有一个圆弧波导段，且两个圆弧波导段沿主直波导段的宽度方向对称分布；耦合狭缝内填充有亚波长光栅A，且亚波长光栅A的各个栅条的长度方向均与主直波导段的宽度方向一致；主直波导段的厚度、锥形波导段的厚度、两个过渡直波导段的厚度、两个圆弧波导段的厚度、亚波长光栅A的厚度均一致；主直波导段的宽度、锥形波导段的首端宽度、两个过渡直波导段的宽度、两个圆弧波导段的宽度均一致；锥形波导段的尾端宽度等于两个过渡直波导段的宽度与耦合狭缝的宽度之和；

第一个集成硅基Y波导作为源Y分支；第二个集成硅基Y波导作为干涉式Y分支；源Y分支的第一个圆弧波导段的尾端与第一根弯曲波导的首端连接；源Y分支的第二个圆弧波导段的尾端与第二根弯曲波导的首端连接；干涉式Y分支的第一个圆弧波导段的尾端与第三根弯曲波导的首端连接；干涉式Y分支的第二个圆弧波导段的尾端与第四根弯曲波导的首端连接；

所述级联式集成硅基起偏器包括N个集成硅基起偏单元；N为正整数，且2≤N≤9；