铌酸锂多功能集成光学器件制造技术

一种铌酸锂多功能集成光学器件，由管壳（１）、芯片（２）、输入输出光纤（３）组成，芯片（２）装在管壳（１）里，光纤（３）从管壳（１）的光纤出口穿出，其特征在于整体管壳小型化，光纤出口端（４）采用偏心非对称设计，波导与电极所在的铌酸锂晶片构成芯片（２）。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术为铌酸锂多功能集成光学器件，属集成光学领域，广泛应用于光纤传感及光学测量，还可作为核心器件应用于光纤陀螺仪等系统。
技术介绍
目前，光纤传感及光学测量所用的全光纤传感器具有稳定性差，精度低等缺点，采用机械陀螺或激光陀螺的陀螺仪制造工艺复杂、造价昂贵、并且有难免的闭锁效应，采用铌酸锂集成光学器件的光纤陀螺仪没有机械陀螺必有的高速旋转部件；具有体积小、重量轻、功耗小，制造工艺相对简单、成本低、寿命长、响应速度快、动态范围宽、完全静止、固态可靠等许多优点。铌酸锂(LiNbO3)集成光学技术起源于二十世纪八十年代初，受启发于集成电路，把多个光学分离器件集成在同一芯片上，减小系统的体积和重量，提高系统可靠性。专利技术目的本技术的目的就是要提出一种铌酸锂多功能集成光学器件，该器件包括管壳、芯片、输入输出光纤，芯片装在管壳里，光纤从管壳的光纤出口穿出。整体管壳小型化，光纤出口端采用偏心非对称设计；波导与电极所在的铌酸锂晶片构成芯片；其波导结构与电极结为上升余弦过渡函数曲线结构，在晶片上生成波导及电极图形；光纤与波导采用端对端精密对准耦合，光纤采用与芯片相同的铌酸锂U型块做支撑块，正装耦合。本技术的显著特点在于1、该铌酸锂(LiNbO3)集成光学器件功耗小、响应极快、可集成度高、稳定可靠。与柔韧灵便、体积小、重量轻、成本低、抗电磁干扰力强的单模光纤技术相容，能充分开发光纤的应用领域，可广泛应用于光纤通信、光纤传感、光信息处理等军民两用领域；2、用铌酸锂集成光学技术可以把光纤陀螺系统所需的分束/合束器、相位调制器、起偏/检偏器集成在同一芯片上，它除具有多功能外，还具有损耗低、偏振消光比高、光背向反射低、残余强度调制低和驱动电压低等特点；3、用于光纤陀螺系统中有利于提高系统稳定性、减小系统体积，有利于批量生产、降低成本；4、波导结构与电极结构的优化设计，相比其他的斜线和正弦结构的波导和电极，其波导和电极的长度明显减小，且有更低的光传输损耗和半波电压；5、管壳的小型化、优化设计，与常规的对称设计相比，更适合芯片及光纤的结构，减小光纤应力，提高器件稳定性；6、低损耗退火质子交换波导的制作技术，相比普通采用的纯苯甲酸做质子交换源具有更好的长期稳定性和更低的传输损耗；7、高可靠光纤与波导永久性粘接技术，相比传统硅片V型槽倒装耦合，具有明显的工作稳定性和长期可靠性，更适合于高低温工作；8、采用预先的芯片和器件多次高温老化，反复高低温循环筛选，剔除早期失效器件，最终提供性能可靠的器件。附图说明图1为本技术内部结构示意图。图2为本技术中光纤出口端结构示意图。图3为本技术中铌酸锂U型槽固定光纤示意图。具体实施方式下面将结合附图对本技术做进一步详细说明该铌酸锂多功能集成光学器件，包括管壳1、芯片2、输入输出光纤3，芯片2装在管壳1里，光纤3从管壳1的光纤出口穿出(如图1所示)。管壳1设计采用小型化，外形尺寸为30×8×4mm3及非对称设计，光纤出口端4采用偏心设计(如图2所示)，与常规的对称设计相比，更适合芯片2及光纤3的结构，减小光纤3的应力，提高器件稳定性。波导与电极所在的铌酸锂晶片构成芯片2，在波导及电极设计方面，采用上升余弦过渡函数曲线结构，相比其他的斜线和正弦结构的波导和电极，其波导和电极的长度明显减小，且有更低的光传输损耗和半波电压，即通过计算机软件生成该函数对应的图形，制作出光刻掩膜版，经过半导体的标准光刻工艺，在晶片上生成波导及电极图形。波导及电极采用上升余弦过渡函数曲线结构，其函数为Y(x)＝H/2其中L为过渡区长度，H为过渡区高度。采用退火质子交换技术生成波导，在工艺中用苯甲酸锂稀释苯甲酸做质子交换源，质子交换工艺完成后，高温退火，相比普通采用的纯苯甲酸做质子交换源具有更好的长期稳定性和更低的传输损耗。光纤与波导采用端对端精密对准耦合，光纤3采用与芯片(波导与电极所在的铌酸锂晶片)相同的铌酸锂U型块5做支撑块，由铌酸锂U型槽固定光纤(如图3所示)，正装耦合，用紫外胶永久粘接固化，相比传统硅片V型槽倒装耦合，具有明显的工作稳定性和长期可靠性，更适合于高低温工作。采用预先的芯片和器件多次高温老化，芯片及器件在高温老化36小时以上，高低温循环5次以上反复高低温循环筛选，剔除早期失效器件，最终提供性能可靠的器件。权利要求1.一种铌酸锂多功能集成光学器件，由管壳(1)、芯片(2)、输入输出光纤(3)组成，芯片(2)装在管壳(1)里，光纤(3)从管壳(1)的光纤出口穿出，其特征在于整体管壳小型化，光纤出口端(4)采用偏心非对称设计，波导与电极所在的铌酸锂晶片构成芯片(2)。2.如权利要求1所述的铌酸锂多功能集成光学器件，其特征在于，其波导结构与电极结构为上升余弦过渡函数曲线结构，在晶片上生成波导及电极图形。3.如权利要求1所述的铌酸锂多功能集成光学器件，其特征在于，其光纤与波导采用端对端精密对准耦合，光纤采用与芯片相同的铌酸锂U型块(5)做支撑块，正装耦合。专利摘要本技术为铌酸锂多功能集成光学器件，属集成光学领域，广泛应用于光纤传感及光学测量，作为核心器件应用于光纤陀螺仪等系统。该器件包括管壳、芯片、输入输出光纤，整体管壳小型化，其波导结构与电极结构为上升余弦过渡函数曲线结构，光纤与波导采用端对端精密对准正装耦合。管壳的小型化、优化设计，更适合芯片及光纤的结构，减小光纤应力，提高器件稳定性。高可靠光纤与波导永久性粘接技术，具有明显的工作稳定性和长期可靠性，更适合于高低温工作。文档编号G02B6/26GK2615694SQ0323608公开日2004年5月12日 申请日期2003年1月20日 优先权日2003年1月20日专利技术者(设计人请求不公开姓名) 申请人:北京世维通光通讯技术有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：
申请(专利权)人：北京世维通光通讯技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：