本发明属于陀螺仪,特别涉及一种面向光传感的异质集成光学陀螺仪芯片。
背景技术:
1、随着无人驾驶、卫星通信、无人机、航天技术、消费电子等领域的发展,市场对于低成本、小型化、高性能的陀螺仪的需求随之增大。相较与传统机械式和微机械陀螺仪,光学陀螺仪没有可动部件,同时也不受重力、冲击和振动的影响,拥有更好的可靠性和使用寿命、更低的维护成本以及更简单的封装要求。光纤陀螺仪是近几年发展非常迅速的一种解决方案,但其灵敏度和光纤线圈的长度呈正相关。一些灵敏度要求极高的应用场景需要较长的光纤才能实现,因此小型化成了光纤陀螺仪的瓶颈。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种面向光传感的异质集成光学陀螺仪芯片,该芯片通过设置上下层芯片并通过键合去除衬底得到具有多功能结构的异质集成收发一体光学陀螺仪芯片,可以兼顾低传输损耗和小型化,具有广阔的应用场景。
2、本发明提供了一种面向光传感的异质集成光学陀螺仪芯片,包括异质集成的第一光子芯片和第二光子芯片;所述第一光子芯片包括依次连接的耦合光口、第一光波导、第二光波导、合束器、分束器和光电探测器;所述第二光子芯片包括依次连接的第三光波导和铌酸锂相位调制器;所述第一光波导和第二光波导形成第一倏逝波耦合器;所述第二光波导和第三光波导形成第二倏逝波耦合器。
3、进一步的,所述第一光子芯片还包括衬底以及绝缘层;所述第二光波导位于第一光波导背离所述衬底的一侧。
4、进一步的,所述第二光子芯片位于所述第一光子芯片绝缘层背离衬底的一侧。
5、进一步的,所述第二光子芯片还包括所述绝缘层中位于所述第一光波导两侧的第二电极对。
6、优选的,所述第一光波导的材料为硅;第二光波导的材料为氮化硅。
7、进一步的,所述第二光子芯片还包括衬底以及绝缘层。
8、进一步的,所述第二光子芯片还包括所述绝缘层中位于所述第三光波导两侧的第一电极对。
9、优选的,所述第三光波导的材料为高电光系数的电光晶体薄膜材料,更优选为铌酸锂。
10、优选的,所述异质集成的方法包括键合。
11、进一步的,还包括在所述第一光子芯片的绝缘层背离所述衬底的一侧集成激光器光源。
12、本发明异质集成光学陀螺仪的工作原理为耦合光口将外部光源耦合进第一光子芯片,通过第一倏逝波耦合器光耦合进传输损耗极低的光波导进行传播,到铌酸锂相位调制器时,光再通过第一倏逝波耦合器耦合进入铌酸锂相位调制器。经过铌酸锂相位调制器调制后的光再通过第二倏逝波耦合器进入光波导进行传播,经过合束器产生干涉效应后再通过光波导传播到分束器让一部分的光进入光电调制器进行解调。
13、有益效果
14、本发明通过设置上下层芯片并通过键合去除衬底得到具有多功能结构的异质集成收发一体光学陀螺仪芯片,可以兼顾低传输损耗和小型化,具有广阔的应用场景。
1.一种面向光传感的异质集成光学陀螺仪芯片,其特征在于:包括异质集成的第一光子芯片和第二光子芯片;所述第一光子芯片包括依次连接的耦合光口、第一光波导、第二光波导、合束器、分束器和光电探测器;所述第二光子芯片包括依次连接的第三光波导和铌酸锂相位调制器;所述第一光波导和第二光波导形成第一倏逝波耦合器;所述第二光波导和第三光波导形成第二倏逝波耦合器。
2.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于:所述第一光子芯片还包括衬底以及绝缘层;所述第二光波导位于第一光波导背离所述衬底的一侧。
3.根据权利要求2所述的芯片,其特征在于:所述第二光子芯片位于所述第一光子芯片绝缘层背离衬底的一侧。
4.根据权利要求2所述的芯片,其特征在于:所述第一光子芯片还包括所述绝缘层中位于所述第一光波导两侧的第二电极对。
5.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于:所述第一光波导的材料为硅;第二光波导的材料为氮化硅。
6.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于:所述第二光子芯片还包括衬底以及绝缘层。
7.根据权利要求6所述的芯片,其特征在于:所述第二光子芯片还包括所述绝缘层中位于所述第三光波导两侧的第一电极对。
8.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于:所述第三光波导的材料为高电光系数的电光晶体薄膜材料。
9.根据权利要求1所述的芯片,其特征在于:所述异质集成的方法包括键合。
10.根据权利要求2所述的芯片,其特征在于:还包括在所述第一光子芯片的绝缘层背离所述衬底的一侧集成激光器光源。
