北京自动化控制设备研究所 惯性技术国防科技重点实验室, 北京 100074
无人机、机器人以及自动驾驶等领域对光纤陀螺尺寸、重量、成本综合性能提升有着迫切的需求, 具有小体积、高性能、低成本等技术优势的集成化光纤陀螺成为目前的研究热点。文章梳理了美国、俄罗斯等在集成化光纤陀螺方面的最新研究成果和产品技术动态, 从集成光学芯片设计加工、微小型高对称光纤环圈绕制、集成光学芯片与微小型光纤环圈直接耦合三个方面, 阐述了集成化光纤陀螺面临的技术和工艺难题, 分析了解决方案。最后, 展望了集成化光纤陀螺的未来发展趋势和应用前景。
集成化光纤陀螺 集成光学芯片 微小型光纤环圈 直接耦合 integrated fiber optic gyroscope integrated optical chip miniature fiber coil direct coupling
1 武汉邮电科学研究院，武汉 430074
2 国家信息光电子创新中心，武汉 430074
3 武汉光迅科技股份有限公司，武汉 430205
针对硅光芯片在应用中由于其模场较小存在耦合损耗较大的问题，文章利用一款硅光调制器芯片对其与单模光纤的耦合效率进行了研究。首先对模场匹配理论进行了分析，随后对硅光芯片以及耦合用的单模光纤进行了模场测试，提出了一种提高耦合效率的低成本耦合方式。实验结果表明，该单模光纤与硅光芯片的耦合效率达到70%。利用该方案制作了光组件并进行了四阶脉冲幅度调制 (PAM4)眼图测试，得到了较好的眼图。
硅光芯片 硅波导 耦合效率 单模光纤 silicon optical chip silicon waveguide coupling efficiency single mode fiber
1 南京邮电大学量子信息技术研究所，江苏 南京 210003
2 南京邮电大学宽带无线与传感网技术教育部重点实验室，江苏 南京 210003
为了实现高集成度和高稳定性的三维光学芯片，必须对三维空间波导的耦合特性进行系统研究。本文主要研究三维集成光学芯片中波导之间的耦合问题。通过全波仿真的方法数值模拟波导阵列在不同架构下的电场分布，并分析平行波导间和交叉波导间的耦合效率与波导间距、周围介质折射率、工作波长和夹角之间的关系。在平行波导中，当两个SiO2基片上波导之间的中心间距为0.76 μm和耦合长度为72.5 μm时，垂直方向上波导间的耦合效率达到0.997。在交叉波导中，波导之间的耦合效率对波导夹角很敏感，当夹角大于10°时，波导间不发生耦合，可以通过调整波导间的夹角来控制波导之间的耦合。
光学器件 集成波导 光学芯片 耦合效率 波导模式 激光与光电子学进展
2021, 58(19): 1923001
