【技术实现步骤摘要】
本申请属于光电子，尤其涉及一种端面耦合器及陀螺仪系统。
技术介绍
1、光学陀螺仪是检测运动载体角速度的一种光学传感器，基于光电子集成技术的集成光学陀螺仪，以波导代替光纤，将部分有源、无源器件在芯片上集成。在集成光路中，由于光纤与波导直接对接时，会导致模场失配，耦合效率偏低，引起较大的耦合损耗，因此匹配光纤与波导两者模场的端面耦合器是芯片和外部光纤器件连接的关键结构。
2、目前，芯片与外部光纤器件通常通过光栅耦合器和模斑转换器等端面耦合器进行耦合连接，光栅耦合器由阵列光纤组成，其与芯片的封装方式的耦合效率过低，且封装的阵列光纤不易固定，会导致光学陀螺仪在使用过程中光功率损耗过大，而模斑转换器的封装方式相对于光栅耦合器的封装方式，封装造成的耦合损耗较低，且封装尺寸较小，模斑转换器通常采用单端波导进行输出，但模斑转换器的波导与光纤之间的耦合效率较低且损耗较大，无法满足陀螺仪系统的性能要求。
技术实现思路
1、本申请提供一种端面耦合器及陀螺仪系统，能够实现端面耦合器与外部光纤器件之间的低损耗和高效率耦合，满足陀螺仪系统的性能要求。
2、本申请提供了一种端面耦合器，其中，包括：衬底；包层，设置于衬底的一侧，包层用于限制光信号的扩散；芯层结构，嵌设于包层内，芯层结构包括输入段、耦合转换结构及两个输出段，输入段设置于端面耦合器的拟耦合波传入的一侧，耦合转换结构连接于输入段和两个输出段之间，两个输出段相间隔的设置于拟耦合波传出的一侧，沿输出段远离耦合转换结构的方向，输出段截
3、如上的端面耦合器，其中，输出段的远离耦合转换结构的一端为输出端，两个输出段的输出端之间具有激发间距l1，激发间距l1具有以下范围：0.5μm≤l1≤1.7μm。
4、如上的端面耦合器，其中，输出端具有宽度w，宽度w具有以下范围：0.13μm≤w≤0.19μm。
5、如上的端面耦合器，其中，输出段具有长度l2，长度l2具有以下范围：l2≥300μm。
6、如上的端面耦合器，其中，芯层结构还包括与两个输出段一一对应设置的两个连接段，两个连接段的第一端均与耦合转换结构相连接，各个连接段的第二端与对应的输出段相连接，由连接段的第一端至第二端的方向，两个连接段之间的间距逐渐减小的设置。
7、如上的端面耦合器，其中，连接段为具有弧度的弯曲结构，连接段具有弯曲半径r，弯曲半径r具有以下范围：r≥30μm。
8、如上的端面耦合器，其中，耦合转换结构包括一个转换输入端和两个转换输出端，转换输入端与输入段相连接，两个转换输出端与两个连接段的第一端一一对应的连接。
9、如上的端面耦合器，其中，包层具有厚度h，两个输出段共同激发产生的拟耦合波具有模斑直径d，厚度h与模斑直径d具有以下关系：h≥1.2d。
10、如上的端面耦合器，其中，包层包括上包层和下包层，芯层结构设于下包层的顶部，上包层包覆于芯层结构的表面设置。
11、另一方面，本申请还提供了一种陀螺仪系统，其中，陀螺仪系统包括光纤器件、芯片及上述的端面耦合器，光纤器件通过端面耦合器与芯片连接。
12、本申请的端面耦合器包括衬底、包层和芯层结构，包层设于衬底的一侧，芯层结构则嵌设于包层内，芯层结构包括输入段、耦合转换结构及两个输出段，输入段设置于端面耦合器的拟耦合波传入的一侧，用于将传入的拟耦合波输入至耦合转换结构，耦合转换结构连接于输入段和两个输出段之间，能够将输入段的拟耦合波分别传递至两个输出段，两个输出段相间隔的设置于拟耦合波传出的一侧，能够将拟耦合波输出至外部器件中，沿输出段远离耦合转换结构的方向，输出段截面面积逐渐减小，能够将拟耦合波限定在预定大小的模场内，实现了拟耦合波的模斑转换，因此两个输出段相间隔设置以及输出段截面面积逐渐减小的形状设置使得输出的拟耦合波的模斑直径符合外部光纤器件所能通过的模斑直径，减少了拟耦合波的传输损耗，从而实现了端面耦合器与外部光纤器件之间的低损耗和高效率耦合，满足了陀螺仪系统的性能要求。
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1.一种端面耦合器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出段(16)的远离所述耦合转换结构(15)的一端为输出端(161)，两个所述输出段(16)的所述输出端(161)之间具有激发间距L1，所述激发间距L1具有以下范围：0.5μm≤L1≤1.7μm。
3.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出端(161)具有宽度W，所述宽度W具有以下范围：0.13μm≤W≤0.19μm。
4.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出段(16)具有长度L2，所述长度L2具有以下范围：L2≥300μm。
5.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述芯层结构(13)还包括与两个所述输出段(16)一一对应设置的两个连接段(17)，两个所述连接段(17)的第一端均与所述耦合转换结构(15)相连接，各个所述连接段(17)的第二端与对应的所述输出段(16)相连接，由所述连接段(17)的第一端至第二端的方向，两个所述连接段(17)之间的间距逐渐减小的设置。
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求5所述的端面耦合器，其特征在于，所述耦合转换结构(15)包括一个转换输入端(151)和两个转换输出端(152)，所述转换输入端(151)与所述输入段(14)相连接，两个所述转换输出端(152)与两个所述连接段(17)的第一端一一对应的连接。
8.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述包层(12)具有厚度H，两个所述输出段(16)共同激发产生的所述拟耦合波具有模斑直径D，所述厚度H与所述模斑直径D具有以下关系：H≥1.2D。
9.根据权利要求7所述的端面耦合器，其特征在于，所述包层(12)包括上包层(121)和下包层(122)，所述芯层结构(13)设于所述下包层(122)的顶部，所述上包层(121)包覆于所述芯层结构(13)的表面设置。
10.一种陀螺仪系统，其特征在于，所述陀螺仪系统包括光纤器件、芯片及如权利要求1至9中任一项所述的端面耦合器，所述光纤器件通过所述端面耦合器与所述芯片连接。
...【技术特征摘要】
1.一种端面耦合器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出段(16)的远离所述耦合转换结构(15)的一端为输出端(161)，两个所述输出段(16)的所述输出端(161)之间具有激发间距l1，所述激发间距l1具有以下范围：0.5μm≤l1≤1.7μm。
3.根据权利要求2所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出端(161)具有宽度w，所述宽度w具有以下范围：0.13μm≤w≤0.19μm。
4.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述输出段(16)具有长度l2，所述长度l2具有以下范围：l2≥300μm。
5.根据权利要求1所述的端面耦合器，其特征在于，所述芯层结构(13)还包括与两个所述输出段(16)一一对应设置的两个连接段(17)，两个所述连接段(17)的第一端均与所述耦合转换结构(15)相连接，各个所述连接段(17)的第二端与对应的所述输出段(16)相连接，由所述连接段(17)的第一端至第二端的方向，两个所述连接段(17)之间的间距逐渐减小的设置。
6.根据权利要求5所述的端面耦合器，...
【专利技术属性】
技术研发人员：许文渊，
申请(专利权)人：重庆自行者科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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