一种芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺制造技术

本发明专利技术属于微传感器领域，具体涉及一种新型基于MEMS技术的芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺。该陀螺将声表面行波模式敏感结构与谐振式微环谐振腔光学检测结构结合在一起应用于陀螺仪中，利用声光效应将一次声表面波与科氏力导致的二次声表面波振动引起器件晶体的机械应变转换成器件上刻蚀的光波导的折射率变化，使得在该波导中传输的光信号发生衍射，从而产生频率调制，同时利用谐振原理的微谐振腔剥离一次声表面波引入的频率变化，得到包含有外部角速度信息的输出信号。利用谐振式微环谐振腔的品质因数与检测分辨率成比例关系，提高接口检测分辨率的量级，在提升灵敏度、改善分辨率等多个方面同时优化陀螺仪的性能指标，实现其精度的提高。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺
本专利技术属于微传感器领域，具体涉及一种新型基于MEMS技术的芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺。
技术介绍
陀螺仪作为测量载体角速度信息的仪器，是惯性导航系统的重要组成部分，在军事领域及民用领域都具有重要的应用需求。其中，陀螺精度是影响导航系统性能的关键参数之一，对精准定位、姿态控制等起着决定性的作用。因此研发更高精度的陀螺仪是国内外研究学者开展惯性技术前沿基础研究的核心内容。当前，MEMS固态波动陀螺因其全对称拓扑特征结构而使其具有体积小、动态范围宽以及抗冲击性和稳定性良好等优势成为国际研究热点。然而其精度明显弱于光纤陀螺的精度，其性能的提升会受到现有几何结构拓扑、精密加工修调、微弱信号测控等技术因素的诸多限制，因此，探索新型压电/光电/声光效应晶体材料基底、多物理场耦合敏感原理、固态波动敏感拓扑、光相位调制器结构等多种能够显著增强信号灵敏度的创新方法是提升片上固态波动陀螺精度的必然要求。固态声光陀螺作为固态波动陀螺仪一种，利用声光效应将带有角速度信息的信号用光学方式进行检测。基于MEMS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺，其特征在于，包括基底及置于基底上表面的陀螺结构；/n所述基底实现压电、光电及声光效应，所述基底的最上薄膜层具有声光效应，将基底材料受到的机械应变转换为材料折射率的变化；/n所述陀螺结构包含有声学敏感模块、光学检测模块及相位调制模块三部分，声学敏感模块位于陀螺仪中间部位，光学检测模块处于声学敏感模块四周，相位调制模块包括两个，分别基于声学敏感模块对称并放置于光学检测模块中两个光波导分支两侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺，其特征在于，包括基底及置于基底上表面的陀螺结构；
所述基底实现压电、光电及声光效应，所述基底的最上薄膜层具有声光效应，将基底材料受到的机械应变转换为材料折射率的变化；
所述陀螺结构包含有声学敏感模块、光学检测模块及相位调制模块三部分，声学敏感模块位于陀螺仪中间部位，光学检测模块处于声学敏感模块四周，相位调制模块包括两个，分别基于声学敏感模块对称并放置于光学检测模块中两个光波导分支两侧。


2.一种如权利要求1所述的芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺，其特征在于，声学敏感模块包括在基底的最上薄膜层表面上溅射金属形成的第一叉指1-1与第二叉指1-2组成的叉指换能器；第一叉指1-1侧面结构与第二叉指1-2侧面结构上分别均匀溅射金属电极层，形成第一金属电极层2-1和第二金属电极层2-2；在基底的最上薄膜层表面二次溅射金属形成的用于敏感角速度的第一金属质量点阵3-1和第二金属质量点阵3-2，其中第一金属质量点阵3-1由金属柱3-1-0n～3-1-nn(n＝1、2、3、……)组成，第二金属质量点阵3-2由金属柱3-2-0n～3-2-nn(n＝1、2、3、……)组成。


3.一种如权利要求1所述的芯片级谐振式声光耦合固态波动陀螺，其特征在于，所述的光学检测模块包括在基底的最上薄膜层表面上刻蚀形成的第一光源输入端的第一光栅耦合器4-1和第二光源输入端的第二光栅耦合器4-2，信号输出端的第一光栅耦合器5-1、第二光栅耦合器5-2、第三光栅耦合器5-3和第四光栅耦合器5-4；在基底的最上薄膜层表面上刻蚀形成的第一光源输入端的输入光波导6、第二光源输入端的输入光波导7、信号输出端第一光波导1...

【专利技术属性】
技术研发人员：申强，田璐，常洪龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61