【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学陀螺仪，特别是涉及一种铌酸锂氮化硅集成波导结构及其制作方法。
技术介绍
1、陀螺仪是一种用于测试物体角速度的传感器，在航天,航空,航海,兵器领域起着不可或缺的作用。从原理上可以分为机械式和光学式两大类，机械式陀螺仪主要基于科里奥利效应，通常成本较低，但性能不足，且由于存在不固定的机械零件，容易受到温度、振动及电磁干扰等影响。光学陀螺仪主要基于萨格纳克(sagnac)效应，通过测量两束沿相反方向的光的光程差来计算物体旋转的角速度，具有检测灵敏，活动部件少，温度影响小等优点。
2、光学陀螺仪目前主要应用的是光纤陀螺仪，基本构造中需要将保偏光纤绕制为线圈，分别将激光从两端输入保偏光纤中，当物体移动时两束光光程差产生改变，通过测量光程差的变化计算物体旋转的角速度及相关参数。光纤陀螺仪的原理决定了其中必定存在耦合结构及光纤等分立部件，因此光纤陀螺仪的体积较大且容易受到振动的影响。
3、集成光学陀螺仪目前处于研究阶段，现有技术中主要采用硅制备波导结构，采用微环结构作为环形波导结构的基础。但硅波导的传输损耗大，导致微环性能受到限制，且微环对工艺容忍度低，导致微环结构的制备成本高。
4、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术实施例要解决的技术问题是现有技术中使用硅制备波导结构制作集成光学陀螺仪时，由于硅波导的传输损耗大，导致微环性能受到限制。
2、第一方面，本专利技术提供了一种铌
3、在所述氮化硅层3刻蚀出氮化硅脊形波导，以得到多模干涉耦合器4、起偏结构5、y形波导结构6和环形波导结构7；
4、所述y形波导结构6和环形波导结构7之间设置有相位调制器8，所述相位调制器8包括层间耦合结构81和设置在所述铌酸锂薄膜层2的调制电极82；
5、所述层间耦合结构81包括在所述氮化硅层3刻蚀得到的上层耦合结构810 和位于所述铌酸锂薄膜层2的下层耦合结构811，通过所述上层耦合结构810和所述下层耦合结构811使所述y形波导结构6、相位调制器8以及所述环形波导结构7光路耦合；
6、所述下层耦合结构811为在所述铌酸锂薄膜层2采用光刻技术制备的浅刻蚀铌酸锂波导。
7、优选的，所述上层耦合结构810包括与所述y形波导结构6的第一分支对接的第一输入端波导8100、与所述y形波导结构6的第二分支对接的第二输入端波导8101、与环形波导结构7的第一输入端对接的第一输出端波导8102以及与所述环形波导结构7的第二输入端对接的第二输出端波导8103；
8、所述第一输入端波导8100、第二输入端波导8101、第一输出端波导8102 和第二输出端波导8103中的至少一个设计为锥形，且所述锥形的方向朝向下层耦合结构811所在的方向。
9、优选的，所述铌酸锂薄膜层2为x切铌酸锂薄膜层。
10、优选的，在所述衬底1和所述氮化硅层3之间，还生长有隔离层9，所述隔离层9用于将所述衬底1与衬底1上方的各波导结构相隔离。
11、优选的，所述隔离层9的生长厚度为1～5μm。
12、优选的，所述氮化硅层3的生长厚度为300～600nm。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种铌酸锂氮化硅集成波导结构的制作方法，在衬底1上依次生长铌酸锂薄膜层2和氮化硅层3，所述制作方法包括：
14、在所述氮化硅层3表面光刻出起偏结构5、y形波导结构6、环形波导结构 7和上层耦合结构810所对应的脊波导图形，对所述脊波导图形进行刻蚀，刻蚀深度不超过所述氮化硅层3，得到所述起偏结构5、y形波导结构6、环形波导结构7和上层耦合结构810；
15、在所述y形波导结构6和环形波导结构7之间的所在区域，刻蚀掉所述氮化硅层3，并对所述铌酸锂薄膜层2进行浅刻蚀，得到铌酸锂浅刻蚀结构；其中，所述铌酸锂浅刻蚀结构中包括作为下层耦合结构811的浅刻蚀铌酸锂波导；
16、在所述铌酸锂浅刻蚀结构中制作调制电极82。
17、优选的，所述在所述铌酸锂浅刻蚀结构中制作调制电极82，具体包括：
18、在所述铌酸锂浅刻蚀结构表面生长一层氧化膜，并将所述氧化膜打磨至预设厚度；
19、在所述氧化膜表面旋涂光刻胶，并在光刻胶上光刻制备调制电极82所需的掩模版，在所述掩模版上，使用电子束蒸镀一层黏附层，在所述黏附层上蒸镀钛层和金层作为调制电极82。
20、优选的，在依次生长铌酸锂薄膜层2和氮化硅层3之前，还在所述衬底1 上生长隔离层9，所述隔离层9用于将所述衬底1与衬底1上方的各波导结构相隔离。
21、优选的，在得到所述起偏结构5、y形波导结构6、环形波导结构7和上层耦合结构810后，在各波导结构表面旋涂光刻胶，以生成用于保护各波导结构的掩膜；
22、在得到所述铌酸锂浅刻蚀结构后，去除所述掩膜。
23、与现有技术相比，本专利技术以氮化硅和铌酸锂作为波导结构的基础，通过在相位调制区使用铌酸锂波导，在其他位置使用氮化硅波导，进行光传输，同时，通过层间耦合结构81，使位于氮化硅层3的氮化硅脊型波导与位于铌酸锂薄膜层2的铌酸锂波导相耦合，从而确保相位调制区的调制效率和光传播区域的起偏效果，使在获得高消光比的同时，减少光传输损耗，从而实现更优的波导结构。
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1.一种铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，包括衬底(1)和依次生长在衬底(1)之上的铌酸锂薄膜层(2)和氮化硅层(3)；
2.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述上层耦合结构(810)包括与所述Y形波导结构(6)的第一分支对接的第一输入端波导(8100)、与所述Y形波导结构(6)的第二分支对接的第二输入端波导(8101)、与环形波导结构(7)的第一输入端对接的第一输出端波导(8102)以及与所述环形波导结构(7)的第二输入端对接的第二输出端波导(8103)；
3.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述铌酸锂薄膜层(2)为X切铌酸锂薄膜层。
4.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，在所述衬底(1)和所述氮化硅层(3)之间，还生长有隔离层(9)，所述隔离层(9)用于将所述衬底(1)与衬底(1)上方的各波导结构相隔离。
5.根据权利要求4所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述隔离层(9)的生长厚度为1～5μm。
6.根据权利要求1所述的铌酸锂
7.一种铌酸锂氮化硅集成波导结构的制作方法，其特征在于，在衬底(1)上依次生长铌酸锂薄膜层(2)和氮化硅层(3)，所述制作方法包括：
8.根据权利要求7所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构的制作方法，其特征在于，所述在所述铌酸锂浅刻蚀结构中制作调制电极(82)，具体包括：
9.根据权利要求8所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构的制作方法，其特征在于，在依次生长铌酸锂薄膜层(2)和氮化硅层(3)之前，还在所述衬底(1)上生长隔离层(9)，所述隔离层(9)用于将所述衬底(1)与衬底(1)上方的各波导结构相隔离。
10.根据权利要求7所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构的制作方法，其特征在于，在得到所述起偏结构(5)、Y形波导结构(6)、环形波导结构(7)和上层耦合结构(810)后，在各波导结构表面旋涂光刻胶，以生成用于保护各波导结构的掩膜；
...【技术特征摘要】
1.一种铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，包括衬底(1)和依次生长在衬底(1)之上的铌酸锂薄膜层(2)和氮化硅层(3)；
2.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述上层耦合结构(810)包括与所述y形波导结构(6)的第一分支对接的第一输入端波导(8100)、与所述y形波导结构(6)的第二分支对接的第二输入端波导(8101)、与环形波导结构(7)的第一输入端对接的第一输出端波导(8102)以及与所述环形波导结构(7)的第二输入端对接的第二输出端波导(8103)；
3.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述铌酸锂薄膜层(2)为x切铌酸锂薄膜层。
4.根据权利要求1所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，在所述衬底(1)和所述氮化硅层(3)之间，还生长有隔离层(9)，所述隔离层(9)用于将所述衬底(1)与衬底(1)上方的各波导结构相隔离。
5.根据权利要求4所述的铌酸锂氮化硅集成波导结构，其特征在于，所述隔离层(9)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：喻千尘，梁雪瑞，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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