一种单片式集成光学陀螺及其制造方法

摘要

本发明公开了一种单片式集成光学陀螺及其制造方法。单片式集成光学陀螺包括：混合集成在同一硅基底上的光源、布拉格光栅、Y波导、环形谐振腔、光探测器和集成电路；光源输出的激光经布拉格光栅变为窄线宽激光，再被Y波导分成两束光，进入环形谐振腔；光探测器探测环形谐振腔顺时针和逆时针光强，进行光电转换；集成电路用于驱动和反馈控制光源、对光源直接进行调制、处理光探测器输出的信号并输出陀螺信号。本发明方法基于混合集成技术、光源调制技术和键合实现所述单片式集成光学陀螺。本发明采用直接光源调制的信号调制解调方案，使得将集成光学陀螺的关键部件混合集成在同一硅基底上成为可能，因而陀螺的体积得以减小，集成度得以提高。

主权项

一种单片式集成光学陀螺，其特征在于，采用反射式结构，包括：集成在同一硅基底上的光源、布拉格光栅、第一Y波导、第二Y波导和第三Y波导、环形谐振腔、两个光探测器以及集成电路；光源通过光波导连接布拉格光栅，布拉格光栅通过光波导连接第一Y波导的输入端，第一Y波导的两个输出端分别连接第二Y波导和第三Y波导的一个输出端，第二Y波导的另一个输出端连接逆时针光探测器，第三Y波导的另一个输出端连接顺时针光探测器，第二Y波导和第三Y波导的输出端连接耦合器C；集成电路通过导线连接光源和两个光探测器；光源用于输出激光，布拉格光栅控制激光变为窄线宽激光，第一Y波导将窄线宽激光分成两束光，分别称为顺时针CW光和逆时针CCW光；CW光经第二Y波导和耦合器C后耦合入环形谐振腔，在环形谐振腔中沿CW方向传输；CCW光经第三Y波导和耦合器C后耦合入环形谐振腔，在环形谐振腔4中沿CCW方向传输；标记探测在环形谐振腔中沿顺时针方向传输的光的光探测器为顺时针光探测器，标记探测在环形谐振腔中沿逆时针方向传输的光的光探测器为逆时针光探测器；CW光经环形谐振腔的滤波作用后，经过耦合器C和第三Y波导被顺时针光探测器所探测；CCW光经环形谐振腔的滤波作用后，经过耦合器C和第二Y波导被逆时针光探测器所探测；顺时针光探测器和逆时针光探测器对探测到的光完成光电转换，将生成的电信号输出给集成电路；集成电路解调输入的电信号得到解调信号，以其中一个光探测器的解调信号作为光源的反馈控制信号，调谐光源的驱动电流，使光源输出的激光频率与环形谐振腔对应方向的谐振频率一致，此时另外一个光探测器的解调信号为陀螺的开环输出。