硅基光子集成芯片光纤陀螺

光纤陀螺用于敏感载体旋转角速率，是惯性导航系统的核心传感器之一。未来军用及民用领域对小体积、低成本的光纤陀螺需求巨大。利用光子集成芯片代替传统光纤分立器件，借助集成光学光刻工艺大规模批量生产的优势，降低生产成本，提高出货量，是光纤陀螺发展的重要方向。因此，在充分考虑目前国内微纳加工水平基础上，提出了一种工艺实现相对简单、可快速工程化的硅基光子集成芯片光纤陀螺设计方案。基于开环光纤陀螺架构，设计并加工了硅基光子芯片，实现了陀螺全部无源器件的片上集成，光子芯片尺寸约4 mm×3 mm；设计加工了四通道超细径保偏光纤阵列，实现波导与光纤多个耦合点的一次对准，大幅提高耦合封装效率；实现了光子集成芯片光纤陀螺样机25°C时零偏稳定性达到0.2°/h，性能优于相同结构的传统全光纤器件光纤陀螺。