CN103869414A

CN103869414A - 新型双y波导集成光学器件及其制作方法

Info

Publication number: CN103869414A
Application number: CN201410136408.1A
Authority: CN
Inventors: 华勇; 张鸿举; 杨千泽; 刘隐; 郑德晟
Original assignee: CETC 44 Research Institute
Current assignee: CETC 44 Research Institute
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2014-04-08
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明提供一种新型双Y波导集成光学器件及其制作方法，所述器件由两块芯片拼接而成，芯片上设置有Y型波导，Y型波导由直条段和分叉段组成，芯片上与直条段的外端面齐平的端面形成连接端，连接端的端面上涂覆有吸光材料层，吸光材料层所覆盖的区域中部设置有一裸露区，直条段的外端面位于裸露区范围内，两块芯片的连接端相互拼接在一起并通过波导耦合工艺固定，拼接后，两块芯片上的直条段同轴。本发明的有益技术效果是：可有效阻断辐射光在衬底中的传输，从而抑制寄生波的产生，减少光纤陀螺系统的参数漂移，提高器件性能。

Description

新型双Y波导集成光学器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种光学器件，尤其涉及一种新型双Y波导集成光学器件及其制作方法。

背景技术

目前国内外通用的光纤陀螺系统均采用图1所示方案，该方案中包含一Y波导芯片、一光源、一探测器、一耦合器和一光纤环，其存在的问题是：现有装置中的耦合器和Y波导芯片均为独立器件，集成度不高，安装空间占用较大，且耦合器和Y波导芯片之间需要通过导光光纤连接，装置内部存在较多光纤熔接点，稳定性较差。

针对前述问题，本领域技术人员进行了大量的研究并发现了一种在理论上可行的解决方案，该理论方案如图2所示，该方案的核心是将分束/合束器和起偏/检偏器集成在同一芯片上（即由图2中的双Y型波导的两个分叉波导段来分别充当分束/合束器和起偏/检偏器），理论上，该方案能够在使装置体积得到大幅缩减的基础上，有效减少了装置内部的导光光纤数量和相应的光纤熔接点数量，可从结构方面有效提高装置的可靠性；但正如前文的提法，该方案还仅仅停留在理论层面，究其原因是：从光源输入的光在第一个Y分支处被初次分光，初次分光后，光功率会衰减一半，衰减后的光在波导中继续向前传输，并在第二个Y分支处被再次分光，然后传输进光纤环中，根据模式截止条件可知，在初次分光后，有相当一部分的光会辐射进衬底中并在衬底中向前传输，根据光路传输理论可知，这部分辐射光会在第二个Y分支处耦合回波导内，从而引起寄生波，寄生波具有不对称性，在两个传输臂之间就会产生一个寄生相位差，从而造成光纤陀螺系统参数的漂移，在温度变化时，这种漂移尤为明显，严重影响了该方案的实用性，因此这种双Y型波导还未在工程实践中得到实际应用。

发明内容

针对背景技术中的问题，本发明提出了一种新型双Y波导集成光学器件，其创新在于：所述新型双Y波导集成光学器件由两块芯片拼接而成；所述芯片上设置有Y型波导；所述Y型波导由直条段和分叉段组成，芯片上与直条段的外端面齐平的端面形成连接端；所述连接端的端面上涂覆有吸光材料层，吸光材料层所覆盖的区域中部设置有一裸露区，所述直条段的外端面位于裸露区范围内；两块芯片的连接端相互拼接在一起并通过波导耦合工艺固定，拼接后，两块芯片上的直条段同轴。

本发明的原理是：本发明中两块芯片最终拼接在一起后，其上的波导实质上也形成了如背景技术中所述的双Y型波导，本发明中之所以采用两块芯片来拼接形成双Y型波导，其目的是为了在双Y型波导中部设置吸光材料层，通过吸光材料层来阻断辐射光在衬底中的传输，从而抑制寄生波的产生，尽量减少光纤陀螺系统的参数漂移，提高器件性能。

优选地，两块芯片中的其中一块芯片上设置有调制电极。

优选地，所述分叉段的外端形成两个分叉端，两个分叉端上各连接有一导光光纤。

优选地，所述吸光材料层采用铝、钛或其他吸光材料。

一种新型双Y波导集成光学器件的制作方法，其制作步骤为：

1）提供衬底；

2）在衬底上制作双Y型波导，获得双Y波导芯片；所述双Y型波导由两个分叉波导段和一个直波导段组成，两个分叉波导段分别位于直波导段的两端；

3）对双Y波导芯片进行切割，切割面与直波导段相交，获得两块芯片；双Y型波导被切割后形成两个Y型波导，单个Y型波导由直条段和分叉段组成；芯片上与直条段的外端面齐平的端面形成连接端；

4）在两块芯片的连接端端面上涂覆吸光材料；涂覆时，吸光材料仅将连接端端面部分覆盖，未被吸光材料覆盖的区域形成裸露区，直条段的外端面位于裸露区范围内；

5）将两块芯片的连接端拼接在一起，并采用波导耦合工艺将两块芯片固定。

本发明的有益技术效果是：可有效阻断辐射光在衬底中的传输，从而抑制寄生波的产生，减少光纤陀螺系统的参数漂移，提高器件性能。

附图说明

图1、现有光纤陀螺系统的结构示意图；

图2、采用双Y型波导的理论方案的结构示意图；

图3、采用本发明方案时光纤陀螺系统的结构示意图（图中标记A所示断面即为两块芯片的连接部位）；

图4、本发明的结构示意图；

图中各个标记所对应的名称分别为：芯片1、直条段1-1、分叉段1-2、调制电极1-3、导光光纤1-4、Y波导芯片2、光源4、探测器5、耦合器6、光纤环7、双Y型波导芯片8、吸光材料层9、裸露区10。

具体实施方式

一种新型双Y波导集成光学器件，其创新在于：所述新型双Y波导集成光学器件由两块芯片1拼接而成；所述芯片1上设置有Y型波导；所述Y型波导由直条段1-1和分叉段1-2组成，芯片1上与直条段1-1的外端面齐平的端面形成连接端；所述连接端的端面上涂覆有吸光材料层，吸光材料层所覆盖的区域中部设置有一裸露区，所述直条段1-1的外端面位于裸露区范围内；两块芯片1的连接端相互拼接在一起并通过波导耦合工艺固定，拼接后，两块芯片1上的直条段1-1同轴。

进一步地，两块芯片1中的其中一块芯片1上设置有调制电极1-3。

进一步地，所述分叉段1-2的外端形成两个分叉端，两个分叉端上各连接有一导光光纤1-4。

进一步地，所述吸光材料层采用铝、钛或其他吸光材料。

一种新型双Y波导集成光学器件的制作方法，其制作步骤为：

1）提供衬底；

3）对双Y波导芯片进行切割，切割面与直波导段相交，获得两块芯片1；双Y型波导被切割后形成两个Y型波导，单个Y型波导由直条段1-1和分叉段1-2组成；芯片1上与直条段1-1的外端面齐平的端面形成连接端；

4）在两块芯片1的连接端端面上涂覆吸光材料；涂覆时，吸光材料仅将连接端端面部分覆盖，未被吸光材料覆盖的区域形成裸露区，直条段1-1的外端面位于裸露区范围内；

5）将两块芯片1的连接端拼接在一起，并采用波导耦合工艺将两块芯片1固定。

Claims

1.一种新型双Y波导集成光学器件，其特征在于：所述新型双Y波导集成光学器件由两块芯片（1）拼接而成；所述芯片（1）上设置有Y型波导；所述Y型波导由直条段（1-1）和分叉段（1-2）组成，芯片（1）上与直条段（1-1）的外端面齐平的端面形成连接端；所述连接端的端面上涂覆有吸光材料层，吸光材料层所覆盖的区域中部设置有一裸露区，所述直条段（1-1）的外端面位于裸露区范围内；两块芯片（1）的连接端相互拼接在一起并通过波导耦合工艺固定，拼接后，两块芯片（1）上的直条段（1-1）同轴。

2.根据权利要求1所述的新型双Y波导集成光学器件，其特征在于：两块芯片（1）中的其中一块芯片（1）上设置有调制电极（1-3）。

3.根据权利要求1所述的新型双Y波导集成光学器件，其特征在于：所述分叉段（1-2）的外端形成两个分叉端，两个分叉端上各连接有一导光光纤（1-4）。

4.根据权利要求1所述的新型双Y波导集成光学器件，其特征在于：所述吸光材料层采用铝、钛或其他吸光材料。

5.一种新型双Y波导集成光学器件的制作方法，其特征在于：其制作步骤为：

1）提供衬底；

3）对双Y波导芯片进行切割，切割面与直波导段相交，获得两块芯片（1）；双Y型波导被切割后形成两个Y型波导，单个Y型波导由直条段（1-1）和分叉段（1-2）组成；芯片（1）上与直条段（1-1）的外端面齐平的端面形成连接端；

4）在两块芯片（1）的连接端端面上涂覆吸光材料；涂覆时，吸光材料仅将连接端端面部分覆盖，未被吸光材料覆盖的区域形成裸露区，直条段（1-1）的外端面位于裸露区范围内；

5）将两块芯片（1）的连接端拼接在一起，并采用波导耦合工艺将两块芯片（1）固定。