一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，谐振腔由第二结构单元排列组合而成，第一结构单元与第二结构单元之间具有不同的拓扑数，第一结构单元与第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。本发明专利技术实现了可用于光学陀螺仪的小尺寸谐振腔结构，谐振腔可以在拐角传输时保持低损耗，为小型化的高性能光学陀螺仪提供保证。性能光学陀螺仪提供保证。性能光学陀螺仪提供保证。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪


[0001]本专利技术涉及集成光学及惯性传感技术，特别是涉及一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪。

技术介绍

[0002]目前，常用的光学陀螺仪主要依靠光在光纤中传输进行实现，其核心光学系统由各个分立的光学器件通过光纤耦合和熔接进行连接，这使得整个器件结构庞大，不能满足惯性系统小型化、集成化技术日益发展的需求。随着相关技术的发展，应用领域对光学陀螺仪的体积、重量要求越来越高，集成化、小型化、低成本和高稳定性的光学陀螺成为了未来的发展趋势。
[0003]集成化光学陀螺仪将光源、传输波导、信号探测器、耦合器和电光调制器等原件均集成在同一块基片上，是提高光学陀螺仪的性能指标，缩小光学陀螺仪的体积的关键。其中，集成器件的一种重要方式便是采用紧凑的谐振腔结构对传统的光纤环结构进行替代，而如何实现紧凑的低损耗谐振腔结构是器件小型化集成后性能提升的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题，就是提供一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其实现可用于光学陀螺仪的小尺寸谐振腔结构，谐振腔可以在拐角传输时保持低损耗，为小型化的高性能光学陀螺仪提供保证。
[0005]解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，谐振腔由第二结构单元排列组合而成，第一结构单元与第二结构单元之间具有不同的拓扑数，第一结构单元与第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。
[0007]可选的，光传输路径的每个拐角的角度为60度或者120度。
[0008]可选的，谐振腔的每条边界包含至少六个第二结构单元。
[0009]可选的，组合成的谐振腔的形状为正三角形、菱形或者正六边形。
[0010]可选的，第一结构单元与第二结构单元均为菱形。
[0011]可选的，第一结构单元与第二结构单元上分别设有第一孔和第二孔，且第一结构单元与第二结构单元之间为相对称结构。
[0012]可选的，相邻的谐振腔之间以级联方式连接时，相邻的谐振腔之间设有少于四个另一种形状的谐振腔。
[0013]可选的，第一结构单元与第二结构单元均由硅材料制成。
[0014]可选的，还包括光源、探测器、传输波导和耦合器，光源和探测器分别通过传输波导与耦合器连接，耦合器通过传输波导分别与光传输路径的两端连接。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]本专利技术可以灵活变换多种结构的谐振腔，形成多种设计方案，且谐振腔之间可通过直接连接方式或通过与光传输路径间的耦合作用实现级联，为光学陀螺仪性能的提升提供保障。
[0017]本专利技术的光学陀螺仪的单个谐振腔的边长尺寸仅需几微米，可突破普通波导集成过程中必须使用较大半径以降低损耗的设计，对实现高性能光学陀螺仪的片上集成前景优越。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例的光学陀螺仪的结构示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例的第一结构单元PhC1和第二结构单元PhC2的结构示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例的第一结构单元PhC1和第二结构单元PhC2组成一维阵列时用超晶格获得的能带结构；说明将第一结构单元PhC1和第二结构单元PhC2分别排列于两侧时组成的阵列结构在光子晶体禁带内有传输导模，该导模可以用于构成光传输路径或谐振腔结构，由于第一结构单元PhC1和第二结构单元PhC2为菱形单元，这意味着我们可以采用60度和120度两种转角结构构成光传输路径或谐振腔；
[0021]图4是本专利技术实施例的第一结构单元PhC1排列组成正三角形位于第二结构单元PhC2中的结构示意图；
[0022]图5是对图4所示结构进行光传输模拟的结果，显示用于传输光时的光场分布，说明光可以延第一结构单元PhC1和第二结构单元PhC2的边界进行光传输或形成谐振腔；
[0023]图6是本专利技术通过变换多谐振腔的形状组合排列成的另外一种谐振腔结构的示意图之一；
[0024]图7是本专利技术通过变换多谐振腔的形状组合排列成的另外一种谐振腔结构的示意图之二。
[0025]图中附图标记含义：
[0026]10
‑
光源；20
‑
探测器；30～33
‑
传输波导；40
‑
耦合器；50
‑
第一结构单元；51
‑
谐振腔；52
‑
第二结构单元。
具体实施方式
[0027]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]相反，本申请涵盖任何由权利要求定义的在本申请精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本申请有更好的了解，在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。
[0029]实施例：
[0030]如图1所示为本实施例的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其包括光源10、探测器20、传输波导30、31、32、33、耦合器40和至少两个相同或者不同形状的谐振腔51。谐振腔51的形状可以灵活变换，谐振腔51的形状可以为正三角形、菱形或者正六
边形等。图1所示的本实施则设置了五个依次相连的谐振腔51，四个为正三角形状，中间一个为菱形。
[0031]谐振腔51的外围由第一结构单元PhC1(50)排列围绕，谐振腔51由第二结构单元PhC2(52)排列组合而成，第一结构单元PhC1(50)与第二结构单元PhC2(52)之间具有不同的拓扑数，第一结构单元PhC1(50)之间和第二结构单元PhC2(52)之间均为无缝排列。谐振腔51的边界相连接，本实施例的谐振腔51的边界即为第一结构单元PhC1(50)与第二结构单元PhC2(52)之间的分界线，分界线连接成光传输路径53，光将可以沿光传输路径53中传输。光传输路径53的每个拐角的角度为60度或者120度。
[0032]光源10和探测器20分别通过传输波导30、31与耦合器40连接，耦合器40通过传输波导32、33与光传输路径53的两端连接。
[0033]其中，谐振腔51的每条边界包含至少六个第二结构单元PhC2。
[0034]相邻的谐振腔51之间可通过直接连接方式或通过与光传输路径间的耦合作用实现级联，本实施例所示为直接连接方式。当相邻的谐振腔51之间以级联方式连接时，相邻的谐振腔51之间设有少于四个另一种形状的谐振腔。
[0035]采用目前制备工艺较为成熟的硅材料对本实施例的光学陀螺仪中的谐振腔51及光传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：包括至少两个相同或者不同形状的谐振腔，所述谐振腔的外围由第一结构单元排列围绕，所述谐振腔由第二结构单元排列组合而成，所述第一结构单元与所述第二结构单元之间具有不同的拓扑数，所述第一结构单元与所述第二结构单元之间的分界线将连接成光传输路径。2.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述光传输路径的每个拐角的角度为60度或者120度。3.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：所述谐振腔的每条边界包含至少六个所述第二结构单元。4.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：组合成的所述谐振腔的形状为正三角形、菱形或者正六边形。5.根据权利要求1所述的基于拓扑保护光子晶体多谐振腔结构的光学陀螺仪，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金龙，陆龙钊，郝婷，周赤，吉贵军，王兴龙，胡彦斌，赵希，
申请(专利权)人：珠海光库科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：