CN110082859B - 用于光纤陀螺高精度调制的y波导芯片、器件及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片、器件及制作方法，通过设计双电极结构实现不同的调制分度，第一电极的长度为第二电极的m倍，则第一电极产生的相位变化为第二电极的m倍，在双电极实现相同相位调制时，对第二电极加载的调制电压的幅值为对第一电极加载的m倍，因此，可以实现较大调制电压产生小相位调制的效果，解决由于增加DA转换器位数使得1LSB对应的量化电压变小的问题；通过对第一电极中第一焊盘和第二电极中第四焊盘加载调制电压信号，第一电极中第二焊盘与第二电极中第三焊盘接地，可以实现调制相位相长的状态；上述方案具有普适性，可根据光纤陀螺对反馈相位的精度需求调整双电极的长度比例关系。
Description
技术领域
本发明涉及集成光学芯片技术领域，尤其涉及一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片、器件及制作方法。
背景技术
光纤陀螺是一种敏感载体相对惯性空间角速度的全固态惯性仪表，与传统的机电陀螺相比，使用光纤环替代高速机械转子，可以消除机械和运动磨损，具有寿命长、抗干扰性能好、启动时间短、动态范围大、可靠性高等特点，广泛应用于海、陆、空、天、潜等军民领域。并且，惯性技术具有隐蔽性好、抗干扰能力强、信息连续性好等军事特点，使得惯性导航和制导武器成为战略武器发展不可或缺的一部分，因而对战略级光纤陀螺的需求越来越高。研制战略级高精度光纤陀螺具有重要的理论意义和军事意义。
目前，高精度光纤陀螺大多使用全数字闭环检测方案，闭环光纤陀螺系统的控制性能是反映陀螺动态特性的重要参数，直接影响系统对角速度、角加速度等信号的跟踪能力。高精度光纤陀螺要求系统能够产生更精确的反馈控制信号，以实现更为敏感的角速度补偿。在数字闭环光纤陀螺中，反馈信号由数-模(DA)转换器产生，反馈信号的大小为DA转换器最低位(LSB)的整数倍，因此，反馈阶梯波台阶的最小值为1LSB。数字闭环反馈带来的量化问题是数字闭环检测方案的固有问题，通常随着平滑时间的延长，量化误差对光纤陀螺的影响较小，然而，在光纤陀螺高速输出时量化误差对精度的影响不容忽视。对于相同的系统2π复位电压，更大的DA转换器位数N对应更小的1LSB电压值，即可产生更小的阶梯波台阶高度。然而，这个1LSB电压值一般只有微伏量级甚至更小，十分容易被电路中的噪声和干扰淹没，无法达到有效的量化误差抑制效果。
因此，为了降低量化误差的影响，优化Y波导的调制性能，提高光纤陀螺的精度，设计高调制电压实现小相位变化的Y波导是解决问题的关键。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片、器件及制作方法，用以设计一种高调制电压实现小相位变化的Y波导芯片。
因此，本发明提供了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片，包括：基底、位于所述基底上的Y型分支波导以及位于所述Y型分支波导上沿所述Y型分支波导的中心轴方向排列的第一电极和第二电极；其中，
所述第一电极沿所述Y型分支波导的中心轴方向的长度是所述第二电极沿所述Y型分支波导的中心轴方向的长度的m倍；其中，m为大于1的整数；
所述第一电极包括同层设置的第一子电极、第二子电极、第三子电极、第一焊盘以及第二焊盘；其中，所述第一子电极、所述第二子电极、所述第三子电极、所述第一焊盘以及所述第二焊盘均为条状且均与所述Y型分支波导的两个支路相互平行；所述第一子电极位于所述Y型分支波导的两个支路之间，所述第二子电极和所述第三子电极分别位于所述两个支路的两侧，所述第一焊盘和第二焊盘均位于所述第二子电极远离所述Y型分支波导的一侧，所述第二子电极、所述第三子电极和所述第一焊盘电性连接且连接处靠近所述Y型分支波导的分支处，所述第一子电极与所述第二焊盘电性连接且连接处远离所述Y型分支波导的分支处；
所述第二电极包括同层设置的第四子电极、第五子电极、第六子电极、第三焊盘以及第四焊盘；其中，所述第四子电极、所述第五子电极、所述第六子电极、所述第三焊盘以及所述第四焊盘均为条状且均与所述Y型分支波导的两个支路相互平行；所述第四子电极位于所述Y型分支波导的两个支路之间，所述第五子电极和所述第六子电极分别位于所述两个支路的两侧，所述第三焊盘和第四焊盘均位于所述第五子电极远离所述Y型分支波导的一侧，所述第四子电极与所述第三焊盘电性连接且连接处靠近所述第一电极，所述第五子电极、所述第六子电极和所述第四焊盘电性连接且连接处远离所述第一电极。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述Y波导芯片中，所述第一子电极为相互平行的两个第一电极条，所述两个第一电极条的一端彼此靠近连接且连接处靠近所述Y型分支波导的分支处，所述两个第一电极条的另一端均与所述第二焊盘电性连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述Y波导芯片中，所述第四子电极为相互平行的两个第二电极条，所述两个第二电极条的一端互不相连，所述两个第二电极条的另一端均与所述第三焊盘电性连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述Y波导芯片中，所述第一电极与所述第二电极之间的距离lw>2wey，其中，wey为所述第二电极跨所述Y型分支波导的部分沿所述Y型分支波导的中心轴方向的宽度。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述Y波导芯片中，所述第一子电极、第二子电极、第三子电极、第四子电极、第五子电极以及第六子电极沿垂直于所述Y型分支波导中心轴的方向的宽度相同；
第一子电极与第二子电极之间的间距、第一子电极与第三子电极之间的间距、第四子电极与第五子电极之间的间距以及第四子电极与第六子电极之间的间距相同。
本发明还提供了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导器件，包括：本发明提供的上述Y波导芯片。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述Y波导器件中，还包括：电路板；
所述电路板的第一调制信号端与所述第一焊盘电性连接，所述电路板的第二调制信号端与所述第四焊盘电性连接，所述电路板的接地端与所述第二焊盘和所述第三焊盘电性连接。
本发明还提供了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的制作方法，包括如下步骤：
S1：在基底上沉积二氧化硅层；
S2：在二氧化硅层上旋涂光刻胶；
S3：利用第一掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
S4：对显影后的光刻胶和二氧化硅层进行刻蚀；
S5：去掉剩余的光刻胶，得到Y型分支波导图形；
S6：对Y型分支波导图形进行质子交换处理；
S7：沉积缓冲层；
S8：进行退火处理；
S9：去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导；
S10：溅射金材料层；
S11：在金材料层上旋涂光刻胶；
S12：利用第二掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
S13：对显影后的光刻胶和金材料层进行刻蚀；
S14：去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述制作方法中，在执行步骤S9，去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导之后，在执行步骤S10，溅射金材料层之前，还包括如下步骤：
溅射钛金属层。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述制作方法中，在执行步骤S14，去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形之后，还包括如下步骤：
在第一电极图形和第二电极图形上电镀金材料，使所述第一电极图形的厚度和所述第二电极图形的厚度分别为1μm。
本发明提供的上述用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片、器件及制作方法，针对高精度光纤陀螺对量化误差的需求，通过设计双电极结构实现不同的调制分度，第一电极的长度为第二电极的长度的m倍，则第一电极产生的相位变化为第二电极产生的相位变化的m倍，在第一电极与第二电极实现相同的相位调制时，对第二电极加载的调制电压的幅值为对第一电极加载的调制电压的幅值的m倍，因此，可以实现较大调制电压产生小相位调制的效果，从而可以解决由于增加DA转换器位数使得1LSB对应的量化电压变小的问题，进而可以扩展高精度光纤陀螺对Y波导芯片的应用需求；并且，通过对第一电极中第一焊盘和第二电极中第四焊盘加载调制电压信号，第一电极中第二焊盘与第二电极中第三焊盘接地，可以使第一电极与第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向相同的电场，使第一电极与第二电极在Y型分支波导的下支路产生方向相同的电场，此为调制相位相长的状态，由于第一电极与第二电极的靠近端均接地，因此，在第一电极与第二电极之间几乎不产生附加电场，使得调制信号产生的相位变化与预期相同；此外，采用的双电极设计方案具有普适性，可以根据光纤陀螺对反馈相位的精度需求，调整Y波导芯片中两个电极的长度比例关系。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的三维结构示意图；
图2为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片中对双电极加载调制信号后产生的电场示意图之一；
图3为图2沿z轴方向的剖视图；
图4为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的平面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片中对双电极加载调制信号后产生的电场示意图之二；
图6为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导器件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的制作方法的流程图之一；
图8为本发明实施例提供的用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的制作方法的流程图之二。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。
本发明实施例提供的一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片，如图1所示，包括：基底1、位于基底1上的Y型分支波导2以及位于Y型分支波导2上沿Y型分支波导2的中心轴方向(如图1所示的y轴方向)排列的第一电极3和第二电极4；其中，
第一电极3沿Y型分支波导2的中心轴方向的长度是第二电极4沿Y型分支波导2的中心轴方向的长度的m倍；其中，m为大于1的整数；
第一电极3包括同层设置的第一子电极5、第二子电极6、第三子电极7、第一焊盘8以及第二焊盘9；其中，第一子电极5、第二子电极6、第三子电极7、第一焊盘8以及第二焊盘9均为条状且均与Y型分支波导2的两个支路(如图1所示的10和11)相互平行；第一子电极5位于Y型分支波导2的两个支路(如图1所示的10和11)之间，第二子电极6和第三子电极7分别位于两个支路(如图1所示的10和11)的两侧，第一焊盘8和第二焊盘9均位于第二子电极6远离Y型分支波导2的一侧，第二子电极6、第三子电极7和第一焊盘8电性连接且连接处12靠近Y型分支波导2的分支处(如图1所示的圆圈所示)，第一子电极5与第二焊盘9电性连接且连接处13远离Y型分支波导2的分支处(如图1所示的圆圈所示)；
第二电极4包括同层设置的第四子电极14、第五子电极15、第六子电极16、第三焊盘17以及第四焊盘18；其中，第四子电极14、第五子电极15、第六子电极16、第三焊盘17以及第四焊盘18均为条状且均与Y型分支波导2的两个支路(如图1所示的10和11)相互平行；第四子电极14位于Y型分支波导2的两个支路(如图1所示的10和11)之间，第五子电极15和第六子电极16分别位于两个支路(如图1所示的10和11)的两侧，第三焊盘17和第四焊盘18均位于第五子电极15远离Y型分支波导2的一侧，第四子电极14与第三焊盘17电性连接且连接处19靠近第一电极3，第五子电极15、第六子电极16和第四焊盘18电性连接且连接处20远离第一电极3。
本发明实施例提供的上述Y波导芯片，针对高精度光纤陀螺对量化误差的需求，通过设计双电极结构实现不同的调制分度，第一电极的长度为第二电极的长度的m倍，则第一电极产生的相位变化为第二电极产生的相位变化的m倍，在第一电极与第二电极实现相同的相位调制时，对第二电极加载的调制电压的幅值为对第一电极加载的调制电压的幅值的m倍，因此，可以实现较大调制电压产生小相位调制的效果，从而可以解决由于增加DA转换器位数使得1LSB对应的量化电压变小的问题，进而可以扩展高精度光纤陀螺对Y波导芯片的应用需求；并且，通过对第一电极中第一焊盘和第二电极中第四焊盘加载调制电压信号，第一电极中第二焊盘与第二电极中第三焊盘接地，可以使第一电极与第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向相同的电场(如图2所示的ε1)，使第一电极与第二电极在Y型分支波导的下支路产生方向相同的电场(如图2所示的ε2)，此为调制相位相长的状态，由于第一电极与第二电极的靠近端均接地，因此，在第一电极与第二电极之间几乎不产生附加电场(如图2所示的ε12＝0)，使得调制信号产生的相位变化与预期相同；此外，采用的双电极设计方案具有普适性，可以根据光纤陀螺对反馈相位的精度需求，调整Y波导芯片中两个电极的长度比例关系。
通常，光纤陀螺使用X切Y传型质子交换铌酸锂波导，利用铌酸锂晶体的最大介电常数r33进行调制，调制原理如图3所示，图3为图1沿z轴方向的剖视图，调制电压为如图3所示的z轴方向。电极长度L与调制相位
的函数表达式为：
其中，n为材料折射率，Г为光电重叠积分，λ0为被调制光的真空波长，ε＝V/Ge为横跨波导的电场强度，其中，V为调制电压，Ge为电极间距。由表达式(1)可以看出，电极长度L与调制相位
呈正比例关系。根据表达式(1)可以得出相位调制器对应的半波电压Vπ为：
由表达式(2)可以看出，相位调制器对应的半波电压Vπ与电极长度L呈反比例关系。
基于此，本发明实施例提供的上述Y波导芯片，针对高精度光纤陀螺对量化误差的需求，基于铌酸锂晶体的电光效应设计双电极结构，实现不同的调制分度，如图4所示，设计第一电极的长度为le，第二电极的长度为le/m(m为大于1的整数)，则第一电极的半波电压为第二电极的半波电压的1/m，在第一电极与第二电极实现相同的相位调制时，对第二电极加载的调制电压的幅值为对第一电极加载的调制电压的幅值的m倍，因此，可以实现较大调制电压产生小相位调制的效果。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述Y波导芯片中，基底可以采用铌酸锂基底。
较佳地，在本发明实施例提供的上述Y波导芯片中，如图1所示，第一子电极5可以为相互平行的两个第一电极条21，这样，可以使第一电极3在Y型分支波导2的上/下两个支路产生的电场互相独立、互不干扰，并且，由于Y型分支波导2的分支处的空间较小，为了保证Y型分支波导2的分支处的电场的均匀分布，可以将两个第一电极条21的一端(如图1所示靠近分支处的一端)彼此靠近连接且连接处靠近Y型分支波导2的分支处(如图1所示的圆圈所示)，两个第一电极条21的另一端(如图1所示远离分支处的一端)均与第二焊盘9电性连接，这样，两个第一电极条21共同作为第一子电极5与第二焊盘9电性连接。
进一步地，在本发明实施例提供的上述Y波导芯片中，如图1所示，第四子电极14为相互平行的两个第二电极条22，这样，可以使第二电极4在Y型分支波导2的上/下两个支路产生的电场互相独立、互不干扰，并且，两个第二电极条22的一端(如图1所示远离分支处的一端)互不相连，可以避免第四子电极14，与第五子电极15和第六子电极16的连接处20之间产生附加电场，两个第二电极条22的另一端(如图1所示靠近分支处的一端)均与第三焊盘17电性连接，这样，两个第二电极条22共同作为第四子电极14与第三焊盘17电性连接。
较佳地，为了保证第一电极与第二电极之间的调制电压信号互相独立、互不干扰，降低第一电极与第二电极制作时的工艺难度，同时不能过于增加Y波导芯片的总长度，需要设计第一电极与第二电极之间合适的距离lw(如图4所示)，考虑到第一电极与第二电极制作过程中采用的光刻技术的分辨率通常约为0.5μm，以及制作第一电极与第二电极时套刻板的定位误差，在本发明实施例提供的上述Y波导芯片中，可以将第一电极与第二电极之间的距离设计为lw>2wey，其中，如图4所示，wey为第二电极跨Y型分支波导的部分沿Y型分支波导的中心轴方向的宽度。
较佳地，在本发明实施例提供的上述Y波导芯片中，为了保证第一电极与第二电极相位调制的一致性，可以将第一电极与第二电极设计为除长度以外其他参数均相同，具体地，如图3所示，可以将第一子电极、第二子电极、第三子电极、第四子电极、第五子电极以及第六子电极沿垂直于Y型分支波导中心轴的方向(如图3所示的z轴方向)的宽度we设置为相同，将第一子电极与第二子电极之间的间距Ge、第一子电极与第三子电极之间的间距Ge、第四子电极与第五子电极之间的间距Ge以及第四子电极与第六子电极之间的间距Ge均设置为相同。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导器件，包括：本发明实施例提供的上述Y波导芯片。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述Y波导器件中，对Y波导芯片中的双电极输入Y波导调制信号有如下两种方式。
一种为如图2所示的输入方式，分别对第一电极的第一焊盘和第二电极的第四焊盘输入调制电压信号，第一电极的第二焊盘与第二电极的第三焊盘接地，第一电极与第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向相同的电场(如图2所示的ε1和ε2)，使第一电极与第二电极在Y型分支波导的下支路产生方向相同的电场，此为调制相位相长的状态；并且，由于第一电极与第二电极的靠近端均接地，因此，在第一电极与第二电极之间几乎不产生附加电场，即ε12＝0，使得调制信号产生的相位变化与预期相同；另外，第一电极与第二电极的靠近端同时接地所产生的电场比同时接调制信号端所产生的电场更为稳定，因为第一电极与第二电极的靠近端同时接地可以避免由于两个电极之间调制信号不一致产生附加横向电场，而第一电极与第二电极的靠近端同时接调制信号端可能会由于两个电极之间调制信号不一致产生附加横向电场。
另一种如图5所示的输入方式，分别对第一电极的第一焊盘和第二电极的第三焊盘输入调制电压信号，第一电极的第二焊盘与第二电极的第四焊盘接地，第一电极在Y型分支波导的上支路产生方向向下的电场ε3，第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向向上的电场ε4，即第一电极与第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向相反的电场，同理，第一电极与第二电极在Y型分支波导的下支路也产生方向相反的电场，这使得双电极调制产生的相位变化相反，产生调制相位相消的现象；并且，第一电极与第二电极的靠近端由于接入的信号不同，会产生平行于Y型分支波导质子交换区的电场ε34，该电场ε34会诱导铌酸锂晶体的光轴发生旋转，产生附加的折射率变化，从而产生附加的相移和强度调制，导致输出信号中存在噪声。
基于此，本发明实施例提供的上述Y波导器件采用如图2所示的信号输入方式对Y波导芯片进行封装，如图6所示，还可以包括：电路板23；电路板23的第一调制信号端24与第一焊盘8电性连接，电路板23的第二调制信号端25与第四焊盘18电性连接，电路板23的接地端26与第二焊盘9和第三焊盘17电性连接，这样，不仅可以实现调制相位相长的状态，还可以避免第一电极与第二电极之间产生附加电场。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片的制作方法，如图7所示，包括如下步骤：
S1：在基底上沉积二氧化硅层；
具体地，沉积的二氧化硅层可以作为后续质子交换的窗口掩膜；基底可以采用铌酸锂基底，由于Y波导芯片设计两个电极，Y波导芯片的长度需要加长，因此，需要准备相应尺寸的铌酸锂基底；
S2：在二氧化硅层上旋涂光刻胶；
具体地，光刻胶可以为正性光刻胶，或者，也可以为负性光刻胶，在此不做限定；
S3：利用第一掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
具体地，根据光刻胶的类型选择对应的第一掩膜板，并且，由于Y波导芯片设计两个电极，Y波导芯片的长度需要加长，相应地，第一掩膜板的长度也需要加长；
S4：对显影后的光刻胶和二氧化硅层进行刻蚀；
值得注意的是，步骤S4的执行要求更锐利的刻蚀边缘；
S5：去掉剩余的光刻胶，得到Y型分支波导图形；
需要说明的是，此时得到的Y型分支波导图形不具有波导作用，需要进行后续步骤S6～步骤S9；
S6：对Y型分支波导图形进行质子交换处理；
具体地，采用质子交换的方式定义Y波导芯片的沟道；质子交换可以通过将具有Y型分支波导图形的基底浸入苯甲酸溶液中来实现；
S7：沉积缓冲层；
具体地，可以采用二氧化硅材料沉积缓冲层；
S8：进行退火处理；
具体地，高温退火处理可以达到稳定的扩散区域；
S9：去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导；
需要说明的是，此时得到的Y型分支波导具有波导作用；
S10：溅射金材料层；
S11：在金材料层上旋涂光刻胶；
具体地，光刻胶可以为正性光刻胶，或者，也可以为负性光刻胶，在此不做限定；
S12：利用第二掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
具体地，根据光刻胶的类型选择对应的第二掩膜板，并且，第二掩膜板对应第一电极与第二电极的图形，步骤S12的执行要求第二掩膜板较高的对准精度；
S13：对显影后的光刻胶和金材料层进行刻蚀；
S14：去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形；
需要说明的是，第一电极图形与第二电极图形是经过一次构图工艺形成的，即第一电极与第二电极是同层设置的。
本发明实施例提供的上述制作方法，无附加工艺难度，但对制作工艺的精度和一致性要求更高。
在具体实施时，在本发明实施例提供的上述制作方法中，由于第一电极与第二电极采用金材料制作，因此，为了增强Y型分支波导与金电极之间的黏附力，在执行本发明实施例提供的上述制作方法中的步骤S9，去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导之后，在执行步骤S10，溅射金材料层之前，如图8所示，还可以包括如下步骤：
S15：溅射钛金属层。
在具体实施时，在执行本发明实施例提供的上述制作方法中的步骤S14，去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形之后，得到的第一电极与第二电极的厚度约为100nm，为了加强第一电极与第二电极的调制性能，可以增大第一电极与第二电极的厚度，具体地，在执行本发明实施例提供的上述制作方法中的步骤S14，去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形之后，如图8所示，还可以包括如下步骤：
S16：在第一电极图形和第二电极图形上电镀金材料，使第一电极图形的厚度和第二电极图形的厚度分别为1μm。
本发明实施例提供的上述用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片、器件及制作方法，针对高精度光纤陀螺对量化误差的需求，通过设计双电极结构实现不同的调制分度，第一电极的长度为第二电极的长度的m倍，则第一电极产生的相位变化为第二电极产生的相位变化的m倍，在第一电极与第二电极实现相同的相位调制时，对第二电极加载的调制电压的幅值为对第一电极加载的调制电压的幅值的m倍，因此，可以实现较大调制电压产生小相位调制的效果，从而可以解决由于增加DA转换器位数使得1LSB对应的量化电压变小的问题，进而可以扩展高精度光纤陀螺对Y波导芯片的应用需求；并且，通过对第一电极中第一焊盘和第二电极中第四焊盘加载调制电压信号，第一电极中第二焊盘与第二电极中第三焊盘接地，可以使第一电极与第二电极在Y型分支波导的上支路产生方向相同的电场，使第一电极与第二电极在Y型分支波导的下支路产生方向相同的电场，此为调制相位相长的状态，由于第一电极与第二电极的靠近端均接地，因此，在第一电极与第二电极之间几乎不产生附加电场，使得调制信号产生的相位变化与预期相同；此外，采用的双电极设计方案具有普适性，可以根据光纤陀螺对反馈相位的精度需求，调整Y波导芯片中两个电极的长度比例关系。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导芯片，其特征在于，包括：基底、位于所述基底上的Y型分支波导以及位于所述Y型分支波导上沿所述Y型分支波导的中心轴方向排列的相互独立的第一电极和第二电极；其中，
所述第一电极沿所述Y型分支波导的中心轴方向的长度是所述第二电极沿所述Y型分支波导的中心轴方向的长度的m倍；其中，m为大于1的整数；
所述第一电极包括同层设置的第一子电极、第二子电极、第三子电极、第一焊盘以及第二焊盘；其中，所述第一子电极、所述第二子电极、所述第三子电极、所述第一焊盘以及所述第二焊盘均为条状且均与所述Y型分支波导的两个支路相互平行；所述第一子电极位于所述Y型分支波导的两个支路之间，所述第二子电极和所述第三子电极分别位于所述两个支路的两侧，所述第一焊盘和第二焊盘均位于所述第二子电极远离所述Y型分支波导的一侧，所述第二子电极、所述第三子电极和所述第一焊盘电性连接且连接处靠近所述Y型分支波导的分支处，所述第一子电极与所述第二焊盘电性连接且连接处远离所述Y型分支波导的分支处；
所述第二电极包括同层设置的第四子电极、第五子电极、第六子电极、第三焊盘以及第四焊盘；其中，所述第四子电极、所述第五子电极、所述第六子电极、所述第三焊盘以及所述第四焊盘均为条状且均与所述Y型分支波导的两个支路相互平行；所述第四子电极位于所述Y型分支波导的两个支路之间，所述第五子电极和所述第六子电极分别位于所述两个支路的两侧，所述第三焊盘和第四焊盘均位于所述第五子电极远离所述Y型分支波导的一侧，所述第四子电极与所述第三焊盘电性连接且连接处靠近所述第一电极，所述第五子电极、所述第六子电极和所述第四焊盘电性连接且连接处远离所述第一电极。
2.如权利要求1所述的Y波导芯片，其特征在于，所述第一子电极为两个第一电极条，所述两个第一电极条的一端彼此靠近连接且连接处靠近所述Y型分支波导的分支处，所述两个第一电极条的另一端均与所述第二焊盘电性连接。
3.如权利要求1所述的Y波导芯片，其特征在于，所述第四子电极为相互平行的两个第二电极条，所述两个第二电极条的一端互不相连，所述两个第二电极条的另一端均与所述第三焊盘电性连接。
4.如权利要求1-3任一项所述的Y波导芯片，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极之间的距离lw>2wey，其中，wey为所述第二电极跨所述Y型分支波导的部分沿所述Y型分支波导的中心轴方向的宽度。
5.如权利要求1-3任一项所述的Y波导芯片，其特征在于，所述第一子电极、第二子电极、第三子电极、第四子电极、第五子电极以及第六子电极沿垂直于所述Y型分支波导中心轴的方向的宽度相同；
第一子电极与第二子电极之间的间距、第一子电极与第三子电极之间的间距、第四子电极与第五子电极之间的间距以及第四子电极与第六子电极之间的间距相同。
6.一种用于光纤陀螺高精度调制的Y波导器件，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的Y波导芯片。
7.如权利要求6所述的Y波导器件，其特征在于，还包括：电路板；
所述电路板的第一调制信号端与所述第一焊盘电性连接，所述电路板的第二调制信号端与所述第四焊盘电性连接，所述电路板的接地端与所述第二焊盘和所述第三焊盘电性连接。
8.一种如权利要求1-5任一项所述的Y波导芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在基底上沉积二氧化硅层；
S2：在二氧化硅层上旋涂光刻胶；
S3：利用第一掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
S4：对显影后的光刻胶和二氧化硅层进行刻蚀；
S5：去掉剩余的光刻胶，得到Y型分支波导图形；
S6：对Y型分支波导图形进行质子交换处理；
S7：沉积缓冲层；
S8：进行退火处理；
S9：去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导；
S10：溅射金材料层；
S11：在金材料层上旋涂光刻胶；
S12：利用第二掩膜板对光刻胶进行曝光、显影；
S13：对显影后的光刻胶和金材料层进行刻蚀；
S14：去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形。
9.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在执行步骤S9，去掉缓冲层，得到具有波导区的Y型分支波导之后，在执行步骤S10，溅射金材料层之前，还包括如下步骤：
溅射钛金属层。
10.如权利要求8所述的制作方法，其特征在于，在执行步骤S14，去掉剩余的光刻胶，得到第一电极图形和第二电极图形之后，还包括如下步骤：
在第一电极图形和第二电极图形上电镀金材料，使所述第一电极图形的厚度和所述第二电极图形的厚度分别为1μm。
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