CN103267998B - 提高光纤陀螺用y波导芯片消光比的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，包括Y波导芯片，所述Y波导芯片由波导芯片和设置于波导芯片上的Y形波导组成，波导芯片的输入端连接有输入光纤，波导芯片的输出端连接有输出光纤，其改进在于：在Y波导芯片中部形成物理隔离区，以阻断辐射光在波导芯片内的传输。本发明的有益技术效果是：可大幅提高波导芯片的消光比，以满足高精度的光纤陀螺系统需求；无需在波导芯片上设置调制结构，对结构尺寸几乎无影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤陀螺，尤其涉及一种提高光纤陀螺用Y波导消光比的方法。
背景技术
Y波导芯片是光纤陀螺系统中的重要部件，其结构由波导芯片和设置于波导芯片上的Y形波导组成，从形状上可将Y形波导上的不同位置分别定义为集束段和分叉段，集束段的输入端所在的波导芯片端面连接有输入光纤，输入光纤与集束段对正，分叉段的两个输出端所在的波导芯片端面连接有两条输出光纤，两条输出光纤分别与分叉段的两个输出端对正；
现有的普通Y波导芯片的消光比较低，一般为50 ~60dB，造成Y波导芯片消光比偏低的主要原因是：当输入光从输入光纤进入Y形波导时，输入光中的一部分会辐射入衬底中，这部分辐射光经波导芯片下表面与上表面多次反射后最终会有一部分又耦合进输出光纤中，从而造成芯片消光比实际仅能达到50dB～60dB左右，对于高精度的光纤陀螺系统而言，如此低的芯片消光比难以满足需求。
针对此一问题，现有技术一般采用在波导芯片上设置调制结构的方式来提高消光比，但这种方式会导致波导芯片结构复杂化，不利于提高器件的集成度。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，包括Y波导芯片，所述Y波导芯片由波导芯片和设置于波导芯片上的Y形波导组成，波导芯片的输入端连接有输入光纤，波导芯片的输出端连接有输出光纤，其改进在于：
采用如下两种并列方法中的任意一种方法来提高Y波导芯片的消光比：
方法一，对成品Y波导芯片中部进行切割，切割面为平面，且切割面与Y形波导相交，切割后，与输入光纤连接的那段波导芯片形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片形成传输段，然后采用端面耦合工艺将消光段和传输段在切割位置处重新拼接起来；
方法二，在制作Y波导芯片时，采用分体式制作方式：采用常规工艺在第一波导芯片上加工出第一波导，在第二波导芯片上加工出第二波导，与输入光纤连接的那段波导芯片形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片形成传输段，采用端面耦合工艺将消光段和传输段端面耦合，端面耦合后，第一波导和第二波导拼接在一起形成Y形波导。
前述的方法一和方法二的基本原理是：两段波导芯片的连接处形成物理隔离区，可有效阻断辐射光在波导芯片内的传输，从而提高芯片的消光比。无论用方法一和方法二中的何种方法，其目的都是为了形成物理隔离区以阻断辐射光在波导芯片内的传输。
在研究过程中，发明人发现，由于端面耦合工艺用的胶粘物质存在一定的透光性，仍然有极少部分的辐射光会透过物理隔离区，为此，本发明还作了如下改进：在端面耦合之前，在消光段的输出端面上涂敷吸光材料层，吸光材料层的覆盖区域与Y形波导所在区域不重叠。吸光材料层可有效吸收辐射光，使芯片的消光比得到进一步提高。
优选地，所述吸光材料层采用铝膜或钛膜。
为了简化方法一中的加工工艺，本发明还作了如下改进：方法一中，切割面与Y形波导的轴线垂直。
为了进一步简化方法一中的端面耦合工艺，本发明还作了如下改进：所述Y形波导的形状分别形成集束段和分叉段，方法一中，切割面与波导相交于Y形波导的集束段范围内。
为了简化方法二中的耦合工艺，本发明还作了如下改进：方法二中，第一波导和第二波导中的一者外形为直线形，另一者为Y形。
本发明的有益技术效果是：可大幅提高波导芯片的消光比，以满足高精度的光纤陀螺系统需求；无需在波导芯片上设置调制结构，对结构尺寸几乎无影响。
附图说明
图1、现有Y波导芯片结构示意图；
图2、采用方法一加工时的产品结构示意图；
图3、采用方法二加工时的产品结构示意图；
图4、吸光材料层涂敷方式示意图一；
图5、吸光材料层涂敷方式示意图二。
具体实施方式
一种提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，包括Y波导芯片，所述Y波导芯片由波导芯片1和设置于波导芯片1上的Y形波导组成，波导芯片1的输入端连接有输入光纤，波导芯片1的输出端连接有输出光纤，其改进在于：
采用如下两种并列方法中的任意一种方法来提高Y波导芯片的消光比：
方法一，对成品Y波导芯片中部进行切割，切割面为平面，且切割面与Y形波导相交，切割后，与输入光纤连接的那段波导芯片1形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片1形成传输段，然后采用端面耦合工艺将消光段和传输段在切割位置处重新拼接起来；
方法二，在制作Y波导芯片时，采用分体式制作方式：采用常规工艺在第一波导芯片1上加工出第一波导，在第二波导芯片1上加工出第二波导，与输入光纤连接的那段波导芯片1形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片1形成传输段，采用端面耦合工艺将消光段和传输段端面耦合，端面耦合后，第一波导和第二波导拼接在一起形成Y形波导。
进一步地，在端面耦合之前，在消光段的输出端面上涂敷吸光材料层2，吸光材料层2的覆盖区域与Y形波导所在区域不重叠。在实际应用时，可采用如下两种优选实施方式：参见图4、5，图4中的吸光材料层2将消光段的输出端面全部覆盖，仅在波导附近的区域留有缺口，供波导内的光正常通过；图5中的吸光材料层2仅将消光段的输出端面下部覆盖，输出端面上部未涂敷；图4中的涂敷方式对辐射光的吸收效果更好，但涂敷时操作相对麻烦，图5中的涂敷方式虽然对辐射光的吸收效果不如图4，但图5的涂敷方式操作更加简便。
进一步地，所述吸光材料层2采用铝膜或钛膜。
进一步地，方法一中，切割面与Y形波导的轴线垂直。
进一步地，所述Y形波导的形状分别形成集束段和分叉段，方法一中，切割面与波导相交于Y形波导的集束段范围内。
进一步地，方法二中，第一波导和第二波导中的一者外形为直线形，另一者为Y形。
实施例1：
采用方法一对成品Y波导芯片进行加工：如图2所示，图中标记A所示光纤即为输入光纤，标记B所示即为两条输出光纤，标记C所示端面即为消光段的输出端（也即消光段上的切割面），标记D所示的Y形波导区段即为集束段，标记E所示的Y形波导区段即为分叉段；图中所示的切割位置位于Y形波导的集束段范围内，从图中可以看出，切割面与Y形波导的相交处只有一处，而如果在分叉段范围内进行切割，则会导致切割面与Y形波导存在两处相交处，在进行端面耦合时，为了保证耦合效果，必须使消光段上的波导与传输段上的波导对正，显然，相交处只有一处时端面耦合工艺的操作难度更低；
实施例2：
采用方法二对成品Y波导芯片进行加工：如图3所示，图中标记F所示即为设置于消光段上的波导，该波导的形状即为直线形，标记G所示即为设置于传输段上的波导，该波导的形状即为Y形，采用这种设置方式可以起到与方法一中在集束段范围内进行切割相同的效果，都是为了简化耦合工艺。
实施例3：
制作三块待测Y波导芯片，其中一块为采用现有方法制作出的普通Y波导芯片，另一块为采用方法一进行加工但未在消光段的输出端面涂敷吸光材料层2的Y波导芯片，还有一块为采用方法一进行加工且在消光段的输出端面涂敷有吸光材料层2的Y波导芯片；
采用白光干涉仪，分别对三块芯片的消光比进行检测，其中，普通Y波导芯片的消光比为54dB，方法一加工出的未涂敷吸光材料层2的Y波导芯片的消光比为71 dB，涂敷了吸光材料层2的Y波导芯片的消光比为82 dB。
Claims (4)
1.一种提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，包括Y波导芯片，所述Y波导芯片由波导芯片（1）和设置于波导芯片（1）上的Y形波导组成，波导芯片（1）的输入端连接有输入光纤，波导芯片（1）的输出端连接有输出光纤，其特征在于：
采用如下两种并列方法中的任意一种方法来提高Y波导芯片的消光比：
方法一，对成品Y波导芯片中部进行切割，切割面为平面，且切割面与Y形波导相交，切割后，与输入光纤连接的那段波导芯片（1）形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片（1）形成传输段，然后采用端面耦合工艺将消光段和传输段在切割位置处重新拼接起来；所述Y形波导的形状分别形成集束段和分叉段，方法一中，切割面与波导相交于Y形波导的集束段范围内；
方法二，在制作Y波导芯片时，采用分体式制作方式：采用常规工艺在第一波导芯片（1）上加工出第一波导，在第二波导芯片（1）上加工出第二波导，与输入光纤连接的那段波导芯片（1）形成消光段，与输出光纤连接的那段波导芯片（1）形成传输段，采用端面耦合工艺将消光段和传输段端面耦合，端面耦合后，第一波导和第二波导拼接在一起形成Y形波导；方法二中，第一波导和第二波导中的一者外形为直线形，另一者为Y形。
2.根据权利要求1所述的提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，其特征在于：在端面耦合之前，在消光段的输出端面上涂敷吸光材料层（2），吸光材料层（2）的覆盖区域与Y形波导所在区域不重叠。
3.根据权利要求2所述的提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，其特征在于：所述吸光材料层（2）采用铝膜或钛膜。
4.根据权利要求1所述的提高光纤陀螺用Y波导芯片消光比的方法，其特征在于：方法一中，切割面与Y形波导的轴线垂直。
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