CN110146065B - 一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺。该微机械陀螺中，驱动电极和监控电极分布在质量块的两侧；驱动电极一端与质量块固定连接，另一端固定在二氧化硅衬底上；监控电极的一端与质量块固定连接，另一端固定在衬底上；驱动电极利用电场驱动质量块在水平方向上振动；监控电极检测质量块的振动幅度；扰动梁与驱动电极位于质量块的同一侧，扰动梁与质量块的侧边的中央固定连接；激光器的激光出射方向正对光波导的一端，光波导的另一端正对探测器；波导光栅腔体设置在光波导上；波导光栅腔体位于扰动梁的下方且扰动梁位于波导光栅腔体的倏逝场内。本发明能够实现机械结构和光学结构的独立，从而支持机械性能和光学性能的独立优化。

Description

一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺
技术领域
本发明涉及微机械系统中的微惯性传感技术领域，特别是涉及一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺。
背景技术
微机械陀螺(又称MEMS陀螺)是一种通过测量哥氏(Coriolis)加速度实现角速度传感的惯性器件，具有体积小、重量轻、成本低、功耗小、集成度高、抗冲击、可批量生产等优点，已成为战术级和中低精度惯性导航系统中的重要惯性传感器件。
微机械陀螺最终都需要通过测量质量块的惯性位移实现角速度传感，因此从检测角度可以把微机械陀螺看成是一种微位移传感器。相比于驱动模态，微机械陀螺传感模态的振动幅度很小，一般情况都在nm至pm量级，这就决定了微机械陀螺必须采用高精度位移检测技术才能实现对角速度的传感。
目前商用微机械陀螺多基于电容式位移检测技术，存在抗电磁干扰能力差、寄生电容较大、非线性严重、集成度低、不易片上集成等问题。因此，众多研究者及技术人员提出利用光学式位移检测技术解决电容式位移检测技术存在的上述问题。
光栅是一种由多条等间距平行狭缝构成的光学器件，被广泛应用在光学测量、成像、通信、信息处理、集成等多个领域。其中，基于光栅的位移检测技术是实现高精度位移测量的一个重要途径，已在MEMS惯性器件中得到应用。但是，目前基于光栅位移检测技术的MEMS惯性器件，光栅既是机械敏感单元的关键结构，也是光学检测单元的关键结构，因此很难实现机械性能与光学性能的独立优化，结构设计灵活度较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，实现机械结构和光学结构的独立，从而支持机械性能和光学性能的独立优化。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，包括：机械敏感头单元和光学波导光栅检测单元；
所述机械敏感头单元包括质量块、驱动电极、监控电极、扰动梁和二氧化硅衬底；
所述光学波导光栅检测单元包括激光器、波导光栅腔体、光波导和探测器；
所述质量块位于所述二氧化硅衬底上方；所述驱动电极和所述监控电极分别分布在所述质量块的两侧；所述驱动电极一端与所述质量块固定连接，所述驱动电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底上；所述监控电极的一端与所述质量块固定连接，所述监控电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底上；
所述驱动电极用于利用电场驱动所述质量块在水平方向上振动；所述监控电极用于检测所述质量块的振动幅度；
所述扰动梁与所述驱动电极位于所述质量块的同一侧，且所述扰动梁与所述质量块的侧边的中央固定连接；
所述激光器的激光出射方向正对所述光波导的一端，所述光波导的另一端正对所述探测器；所述波导光栅腔体设置在所述光波导上；
所述波导光栅腔体位于所述扰动梁的下方且所述扰动梁位于所述波导光栅腔体的倏逝场内。
可选的，所述驱动电极包括第一梳齿电极和第二梳齿电极；所述第一梳齿电极和所述第二梳齿电极对称分布在所述扰动梁的两侧；
所述第一梳齿电极包括第一可动驱动梳齿电极、第一固定驱动梳齿电极和第一驱动梳齿电极架；所述第一可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极的梳齿交错设置，且所述第一可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述第一可动驱动梳齿电极与所述质量块固定连接；所述第一固定驱动梳齿电极通过所述第一驱动梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上；
所述第二梳齿电极包括第二可动驱动梳齿电极、第二固定驱动梳齿电极和第二驱动梳齿电极架；所述第二可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极的梳齿交错设置，且所述第二可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述第二可动驱动梳齿电极与所述质量块固定连接；所述第二固定驱动梳齿电极通过所述第二驱动梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上。
可选的，所述监控电极包括可动监控梳齿电极、固定监控梳齿电极和监控梳齿电极架；
所述可动监控梳齿电极的梳齿和所述固定监控梳齿电极的梳齿交错设置，且所述可动监控梳齿电极的梳齿和所述固定监控梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述可动监控梳齿电极与所述质量块固定连接；所述固定监控梳齿电极通过所述监控梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上。
可选的，该微机械陀螺还包括第一折叠梁、第二折叠梁、第三折叠梁和第四折叠梁；
所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁的结构相同；所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁均匀分布在所述质量块的未设置有所述驱动电极和所述监控电极的两侧；所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁均与所述质量块固定连接，且所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁分别通过第一锚点、第二锚点、第三锚点和第四锚点与所述二氧化硅衬底固定连接。
可选的，各所述折叠梁均包括两根外梁、两根内梁和一根横梁；两根所述内梁位于两根所述外梁之间，两根所述内梁和两根所述外梁相互平行；两根所述外梁的一端固定连接到所述质量块上；两根所述内梁的一端通过所述锚点与所述二氧化硅衬底固定连接；两个所述外梁的另一端和两根所述内梁的另一端均与所述横梁固定连接。
可选的，在所述质量块上均匀开设有多排多列阻尼孔。
可选的，所述波导光栅腔体包括波导光栅参考腔和波导光栅检测腔；
所述波导光栅参考腔和所述波导光栅检测腔沿激光传播方向依次设置在所述光波导上；
所述波导光栅检测腔位于所述扰动梁的下方且所述扰动梁位于所述波导光栅检测腔的倏逝场内。
可选的，所述波导光栅检测腔的轴向与所述扰动梁的延伸方向垂直。
可选的，所述波导光栅检测腔沿激光传播方向依次包括第一布拉格光栅区、第一缺陷区和第二布拉格光栅区；所述第一布拉格光栅区、所述第一缺陷区和所述第二布拉格光栅区构成光学谐振腔；
所述波导光栅参考腔沿激光传播方向依次包括第三布拉格光栅区、第二缺陷区和第四布拉格光栅区；所述第三布拉格光栅区、所述第二缺陷区和所述第四布拉格光栅区构成光学谐振腔。
可选的，所述光波导的材质为硅。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺在工作时，通过向驱动电极施加直流偏置的交流电压从而对质量块产生沿驱动电极梳齿方向的水平交变驱动力，当质量块所在平面内存在以垂直于该水平驱动方向的轴为旋转轴角速度时，质量块出现哥氏效应，质量块将产生沿竖直方向的离面振动，该振动带动扰动梁产生沿竖直方向的位移。由于扰动梁位于波导光栅腔体的倏逝场内，扰动梁的位移将导致波导光栅腔体等效折射率的变化，从而导致波导光栅腔体谐振波长的变化，因此通过检测波长的漂移即可实现扰动梁竖直方向位移的解算，从而实现对质量块的角速度的解算。本发明通过扰动梁将机械敏感头单元的机械结构的状态传递到光学波导光栅检测单元，利用倏逝场实现角速度的解算，从而将机械结构和光学结构分离开来，实现机械结构和光学结构的独立，从而支持机械性能和光学性能的独立优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的整体结构图；
图2为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的平面结构图；
图3为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的波导光栅检测腔的结构图；
图4为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的波导光栅参考腔的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，实现机械结构和光学结构的独立，从而支持机械性能和光学性能的独立优化。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的整体结构图。
图2为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的平面结构图。
参见图1和图2，该基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，包括：机械敏感头单元和光学波导光栅检测单元；
所述机械敏感头单元包括质量块1、驱动电极、监控电极、扰动梁11和二氧化硅衬底12；
所述光学波导光栅检测单元包括激光器16、波导光栅腔体、光波导15和探测器17；激光器16为可调谐激光器。
所述质量块1位于所述二氧化硅衬底12上方；所述驱动电极和所述监控电极分别分布在所述质量块1的两侧；所述驱动电极一端与所述质量块1固定连接，所述驱动电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底12上；所述监控电极的一端与所述质量块1固定连接，所述监控电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底12上。
所述驱动电极用于利用电场驱动所述质量块1在水平方向上振动；所述监控电极用于检测所述质量块1的振动幅度；所述驱动电极的驱动方向为X方向。
所述扰动梁11与所述驱动电极位于所述质量块1的同一侧，且所述扰动梁11与所述质量块1的侧边的中央固定连接；所述扰动梁11垂直于所述质量块1。
所述激光器16的激光出射方向正对所述光波导15的一端，所述光波导15的另一端正对所述探测器17；所述波导光栅腔体设置在所述光波导15上；
所述波导光栅腔体位于所述扰动梁11的下方且所述扰动梁11位于所述波导光栅腔体的倏逝场内。
可选的，所述驱动电极包括第一梳齿电极和第二梳齿电极。所述第一梳齿电极和所述第二梳齿电极对称分布在所述扰动梁11的两侧。
所述第一梳齿电极和所述第二梳齿电极的结构相同。
所述第一梳齿电极包括第一可动驱动梳齿电极3A、第一固定驱动梳齿电极4A和第一驱动梳齿电极架5A；所述第一可动驱动梳齿电极3A的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极4A的梳齿交错设置，且所述第一可动驱动梳齿电极3A的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极4A的梳齿均与所述质量块1垂直，即所述第一可动驱动梳齿电极3A的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极4A的梳齿均沿X方向延伸；所述第一可动驱动梳齿电极3A与所述质量块1固定连接；所述第一固定驱动梳齿电极4A通过所述第一驱动梳齿电极架5A固定在所述二氧化硅衬底12上。
所述第二梳齿电极包括第二可动驱动梳齿电极3B、第二固定驱动梳齿电极4B和第二驱动梳齿电极架5B；所述第二可动驱动梳齿电极3B的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极4B的梳齿交错设置，且所述第二可动驱动梳齿电极3B的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极4B的梳齿均与所述质量块1垂直，即所述第二可动驱动梳齿电极3B的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极4B的梳齿均沿X方向延伸；所述第二可动驱动梳齿电极3B与所述质量块1固定连接；所述第二固定驱动梳齿电极4B通过所述第二驱动梳齿电极架5B固定在所述二氧化硅衬底12上。
可动驱动梳齿电极与固定驱动梳齿电极的梳齿交错设置且垂直于质量块的连接边，从而能够增大X方向的静电驱动力。
可选的，所述监控电极包括可动监控梳齿电极6、固定监控梳齿电极7和监控梳齿电极架8。
所述可动监控梳齿电极6的梳齿和所述固定监控梳齿电极7的梳齿交错设置，且所述可动监控梳齿电极6的梳齿和所述固定监控梳齿电极7的梳齿均与所述质量块1垂直；所述可动监控梳齿电极6与所述质量块1固定连接；所述固定监控梳齿电极7通过所述监控梳齿电极架8固定在所述二氧化硅衬底12上。
通过对监控电极的电容进行检测能够得到驱动电极对质量块的驱动幅度，将该驱动幅度反馈到驱动电极，根据该驱动幅度的大小实现对驱动电极的电压的控制，从而能够调整驱动电极对质量块的驱动幅度的大小，实现X方向的稳幅驱动。
可选的，该微机械陀螺还包括第一折叠梁9A、第二折叠梁9B、第三折叠梁9C和第四折叠梁9D。
所述第一折叠梁9A、所述第二折叠梁9B、所述第三折叠梁9C和所述第四折叠梁9D的结构相同；所述第一折叠梁9A、所述第二折叠梁9B、所述第三折叠梁9C和所述第四折叠梁9D均匀分布在所述质量块1的未设置有所述驱动电极和所述监控电极的两侧；所述第一折叠梁9A、所述第二折叠梁9B、所述第三折叠梁9C和所述第四折叠梁9D均与所述质量块1固定连接，且所述第一折叠梁9A、所述第二折叠梁9B、所述第三折叠梁9C和所述第四折叠梁9D分别通过第一锚点10A、第二锚点10B、第三锚点10C和第四锚点10D与所述二氧化硅衬底12固定连接。
可选的，各所述折叠梁均包括两根外梁、两根内梁和一根横梁；两根所述内梁位于两根所述外梁之间，两根所述内梁和两根所述外梁相互平行；两根所述外梁的一端固定连接到所述质量块1上；两根所述内梁的一端通过所述锚点与所述二氧化硅衬底12固定连接；两个所述外梁的另一端和两根所述内梁的另一端均与所述横梁固定连接。两根内梁和两根外梁均垂直于质量块的连接边。则两根内梁和两根外梁的延伸方向均为Y方向。Y方向为敏感轴方向，X方向与Y方向均是水平方向，且X方向与Y方向垂直。
四个折叠梁的设置能够形成驱动方向(X方向)和检测方向(即竖直方向Z方向)上的小刚度连接，从而更易实现质量块在X方向和Z方向上的振动。
可选的，在所述质量块1上均匀开设有多排多列阻尼孔2。阻尼孔的设置能够减小质量块的质量，从而减小质量块振动时的阻尼。
可选的，所述波导光栅腔体包括波导光栅参考腔14和波导光栅检测腔13。
所述波导光栅参考腔14和所述波导光栅检测腔13沿激光传播方向依次设置在所述光波导15上；波导光栅检测腔13、波导光栅参考腔14和光波导15的材质为硅。
所述波导光栅检测腔13位于所述扰动梁11的下方且所述扰动梁11位于所述波导光栅检测腔13的倏逝场内。
可选的，所述波导光栅检测腔13的轴向与所述扰动梁11的延伸方向垂直，且扰动梁11与波导光栅检测腔13的垂直距离小于波导光栅检测腔13的工作波长，从而使波导光栅检测腔13的谐振波长对驱动方向(X方向)上扰动梁的运动不敏感，而对检测方向(Z方向)上扰动梁的运动敏感，从而实现位移检测。
图3为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的波导光栅检测腔的结构图。
图4为本发明基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺实施例的波导光栅参考腔的结构图。
参见图3和图4，所述波导光栅检测腔13沿激光传播方向依次包括第一布拉格光栅区18A、第一缺陷区19A和第二布拉格光栅区18B；所述第一布拉格光栅区18A、所述第一缺陷区19A和所述第二布拉格光栅区18B的设置能够在位于中央的第一缺陷区19A构成高品质因数的光学谐振腔；所述波导光栅参考腔14沿激光传播方向依次包括第三布拉格光栅区18C、第二缺陷区19B和第四布拉格光栅区18D；所述第三布拉格光栅区18C、所述第二缺陷区19B和所述第四布拉格光栅区18D的设置能够在位于中央的第二缺陷区19B构成高品质因数的光学谐振腔。进入到光学谐振腔内的光在光学谐振腔内发生谐振，谐振波长由公式2neffL＝iλ确定。其中，neff为光学谐振腔的等效折射率，L为光学谐振腔的等效腔长，i为整数，λ为谐振波长。当波导光栅检测腔13的倏逝场受到扰动梁11的位移扰动时，等效折射率会发生变化，从而导致波导光栅检测腔13谐振波长的变化，因此通过检测谐振波长的漂移量可实现扰动梁11位移的传感。本发明同时设置结构相同的波导光栅检测腔13和波导光栅参考腔14，从而能够利用谐振波长漂移的差分检测来提高检测结果的环境适应性，降低温度等外界环境干扰对检测精度的影响。
作为一种具体的实时方式，本发明的微机械陀螺各结构的材料及尺寸可以设置为：
1)机械敏感头单元
材料：Si3N4。
质量块尺寸：1000×800×10(μm3)，阻尼孔尺寸：36×36(μm2)。
四个折叠梁结构相同，外梁长度：320μm，内梁长度：230μm，梁宽15μm，梁厚：10μm。
四个锚点结构相同，单个锚点尺寸：50×30×10.7(μm3)。
扰动梁尺寸：25×8×0.5(μm3)。
各可动驱动梳齿电极与各固定驱动梳齿电极结构相同，单个驱动梳齿电极尺寸：120×5×10(μm3)，梳齿间距：4μm，梳齿个数：20个。
两个驱动梳齿电极架结构相同，单个驱动梳齿电极架尺寸：315×90×10.7(μm3)。
可动监控梳齿电极与固定监控梳齿电极结构相同，单个监控梳齿电极尺寸：120×5×10(μm3)，梳齿间距：4μm，梳齿个数：60个。
监控梳齿电极架尺寸：1020×90×10.7(μm3)。
2)光学波导光栅检测单元：
波导材料：硅。衬底材料：二氧化硅。
光波导横截面尺寸：600×200(nm2)。
各布拉格光栅的结构尺寸：d1＝111nm，d2＝388nm，t1＝300nm，对数：100对。
各缺陷区的结构尺寸：d3＝222nm。高度与布拉格光栅的高度相同，也为t1。
本发明的工作原理为：当该微机械陀螺处在工作状态时，对第一固定驱动梳齿电极4A、第二固定驱动梳齿电极4B、第一可动驱动梳齿电极3A和第二可动驱动梳齿电极3B施加带有直流偏置的交流电压产生沿驱动方向(X方向)交变的静电驱动力，利用静电驱动力实现质量块1的共面交变振动。当存在以敏感轴方向(Y方向)为旋转轴的角速度时，质量块1将出现哥氏效应。根据哥氏力公式
Figure GDA0002652334670000101
(其中，m为质量块的质量，
Figure GDA0002652334670000102
静电驱动力作用下质量块的振动速度，
Figure GDA0002652334670000103
为陀螺的输入角速度，F为哥氏力)可知，静电力驱动的质量块1将因哥氏力产生沿检测方向(Z方向，即竖直方向)的离面位移。该离面位移会带动波导光栅检测腔13上方倏逝场内扰动梁11产生Z方向位移，引起波导光栅检测腔13等效折射率的变化，从而导致波导光栅检测腔13谐振波长的变化。可调谐激光器输出光耦合进光波导15，依次耦合进波导光栅参考腔14与波导光栅参考检测腔13形成谐振，其输出光输入到探测器17，通过检测谐振波长的漂移可实现扰动梁Z方向位移的传感。同时结合哥氏力公式，即可实现对角速度的解算。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过扰动梁将机械敏感头单元的机械结构的状态传递到光学波导光栅检测单元，利用倏逝场实现角速度的解算，从而将机械结构和光学结构分离开来，实现机械结构和光学结构的独立，从而支持机械性能和光学性能的独立优化。
除此之外，本发明还具有以下技术效果：
(1)波导光栅腔体倏逝场扰动检测属于光学检测技术，具有灵敏度高、稳定性好、抗电磁干扰与环境适应性强等优点。
(2)利用硅材质的波导光栅构建光学谐振腔，结构更为紧凑、体积更小、集成度更高。
(4)设置波导光栅参考腔使微机械陀螺不易受温度等外界因素的干扰。
(5)设置监控电极实现驱动轴振动幅值闭环控制，可使微机械陀螺在不同环境下保持稳幅驱动状态。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，包括：机械敏感头单元和光学波导光栅检测单元；
所述机械敏感头单元包括质量块、驱动电极、监控电极、扰动梁和二氧化硅衬底；
所述光学波导光栅检测单元包括激光器、波导光栅腔体、光波导和探测器；
所述质量块位于所述二氧化硅衬底上方；所述驱动电极和所述监控电极分别分布在所述质量块的两侧；所述驱动电极一端与所述质量块固定连接，所述驱动电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底上；所述监控电极的一端与所述质量块固定连接，所述监控电极的另一端固定在所述二氧化硅衬底上；
所述驱动电极用于利用电场驱动所述质量块在水平方向上振动；所述监控电极用于检测所述质量块的振动幅度；
所述扰动梁与所述驱动电极位于所述质量块的同一侧，且所述扰动梁与所述质量块的侧边的中央固定连接；
所述激光器的激光出射方向正对所述光波导的一端，所述光波导的另一端正对所述探测器；所述波导光栅腔体设置在所述光波导上；
所述波导光栅腔体位于所述扰动梁的下方且所述扰动梁位于所述波导光栅腔体的倏逝场内。
2.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，所述驱动电极包括第一梳齿电极和第二梳齿电极；所述第一梳齿电极和所述第二梳齿电极对称分布在所述扰动梁的两侧；
所述第一梳齿电极包括第一可动驱动梳齿电极、第一固定驱动梳齿电极和第一驱动梳齿电极架；所述第一可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极的梳齿交错设置，且所述第一可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第一固定驱动梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述第一可动驱动梳齿电极与所述质量块固定连接；所述第一固定驱动梳齿电极通过所述第一驱动梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上；
所述第二梳齿电极包括第二可动驱动梳齿电极、第二固定驱动梳齿电极和第二驱动梳齿电极架；所述第二可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极的梳齿交错设置，且所述第二可动驱动梳齿电极的梳齿和所述第二固定驱动梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述第二可动驱动梳齿电极与所述质量块固定连接；所述第二固定驱动梳齿电极通过所述第二驱动梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上。
3.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，所述监控电极包括可动监控梳齿电极、固定监控梳齿电极和监控梳齿电极架；
所述可动监控梳齿电极的梳齿和所述固定监控梳齿电极的梳齿交错设置，且所述可动监控梳齿电极的梳齿和所述固定监控梳齿电极的梳齿均与所述质量块垂直；所述可动监控梳齿电极与所述质量块固定连接；所述固定监控梳齿电极通过所述监控梳齿电极架固定在所述二氧化硅衬底上。
4.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，还包括第一折叠梁、第二折叠梁、第三折叠梁和第四折叠梁；
所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁的结构相同；所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁均匀分布在所述质量块的未设置有所述驱动电极和所述监控电极的两侧；所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁均与所述质量块固定连接，且所述第一折叠梁、所述第二折叠梁、所述第三折叠梁和所述第四折叠梁分别通过第一锚点、第二锚点、第三锚点和第四锚点与所述二氧化硅衬底固定连接。
5.根据权利要求4所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，各所述折叠梁均包括两根外梁、两根内梁和一根横梁；两根所述内梁位于两根所述外梁之间，两根所述内梁和两根所述外梁相互平行；两根所述外梁的一端固定连接到所述质量块上；两根所述内梁的一端通过所述锚点与所述二氧化硅衬底固定连接；两个所述外梁的另一端和两根所述内梁的另一端均与所述横梁固定连接。
6.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，在所述质量块上均匀开设有多排多列阻尼孔。
7.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，所述波导光栅腔体包括波导光栅参考腔和波导光栅检测腔；
所述波导光栅参考腔和所述波导光栅检测腔沿激光传播方向依次设置在所述光波导上；
所述波导光栅检测腔位于所述扰动梁的下方且所述扰动梁位于所述波导光栅检测腔的倏逝场内。
8.根据权利要求7所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，所述波导光栅检测腔的轴向与所述扰动梁的延伸方向垂直。
9.根据权利要求7所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，
所述波导光栅检测腔沿激光传播方向依次包括第一布拉格光栅区、第一缺陷区和第二布拉格光栅区；所述第一布拉格光栅区、所述第一缺陷区和所述第二布拉格光栅区构成光学谐振腔；
所述波导光栅参考腔沿激光传播方向依次包括第三布拉格光栅区、第二缺陷区和第四布拉格光栅区；所述第三布拉格光栅区、所述第二缺陷区和所述第四布拉格光栅区构成光学谐振腔。
10.根据权利要求1所述的基于波导光栅倏逝场扰动检测的微机械陀螺，其特征在于，所述光波导的材质为硅。
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