集成光学器件.doc

一、 光纤陀螺用集成光学芯片（Y波导调制器） 1.1 芯片结构：1.2 工作原理：光纤陀螺用Y波导集成光学器件在光纤陀螺系统中作信号处理用，经光源发出的光由器件的Y分支波导分成两束光，分别沿顺时针和逆时针方向通过光纤线圈后，又由Y分支波导合束为一束光，最后达光电探测器。当线圈静止不动时，两束光到达Y分支合束器时的光相位相等，当线圈转动时，两束光之间将产生一个与线圈转速成比例的相位差，即塞格纳克效应。在推挽电极上上施加调制电压，利用衬底材料的电光效应改变光波导的折射率，从而改变两束光在光波导中传播的光程，引入一个相位差，补偿效应，于是通过外加调制信号可以检测相位差，从而检测光纤线圈的转速。1.3 应用领域：用于飞机、轮船、导弹、汽车等运动物体姿态控制的光纤陀螺系统中；电流传感系统中，利用法拉第效应测量通过光纤环路的电流大小。1.4 技术指标：工作波长1310nm1550nm插入损耗4.5dB（典型值4dB）5.0dB（典型值4.5dB）分束比47/5353/47（全温范围内45/5555/45）47/5353/47(%)（全温范围内45/5555/45）尾纤偏振串音-30dB-30dB半波电压5V5V背向反射-50dB-50dB芯片偏振消光比60dB60dB工作温度-55C+70C-55C+70C生产能力1000只年700只年外形尺寸30mm18mm5mm35mm18mm5mm1.5 产品实物图与外形尺寸：1.6 使用方法与注意事项a 该器件工作于单偏振状态，入光的偏振态必须与器件保持一致。b为了防止器件的电损伤，调制器的电极电压应低于30V。c 注意事项d 光纤施力过大易断裂,不宜拉扯,扭折,弯曲半径不得小于30mm。e 管壳与光纤间不允许施加过大应力。使用时,应同时拿起管壳与光纤,切勿使管壳与光纤交接处发生弯曲,以防光纤断裂影响器件性能。f 存储器件环境湿度低于50%,且不含有对器件有害的材料。g 应避免使器件承受强烈的热冲击,避免使器件受热不均匀。h 光纤连接回路的连接处应避免施加应力。 1.7 发展方向：进一步降低损耗（4dB（典型值3.5dB），拓宽工作温度到-65C+85C，提高批量化生产能力达5000只年。提高集成度：在同一芯片上制作多个Y波导调制器。1.8 特点：低损耗、低电压、单偏振、宽工作温度范围、高稳定性。二、光通信用集成光学强度调制器2.1 芯片结构：2.2工作原理： 集成光学强度调制器在LiNbO3衬底上利用质子交换与退火工艺制备“M-Z”干涉型光波导，然后在“M-Z”光波导的分支两臂上制备行波调电调极，采用稳定可靠的耦合技术将光波导和光纤耦合而成。在偏置电极上加偏置电压使器件工作在所需的工作点上，然后在行波电极上施加调制信号，由于LiNbO3材料的电光效应，干涉仪的分支两臂上的传导光产生相位差，从而干涉仪输出端产生干涉光强输出，输出光的强度随外加调制信号幅度而变化，形成强度调制，从而将调制信号加载到光波上进行传输或变换。2.3 应用领域：用于宽带光纤通信系统，将信号波加载到强度调制器的调制输出波形上，实现信号的载波调制； 用于电场传感系统中，感应外界空间的电场分布，转换为调制器的输出波形，从而测量电场分布。用于雷达系统中作宽带高速信号传输。2.4 技术指标：波长带宽半波电压插入损耗消光比电接口1310nm/1550nm2.5GHz4.5V5dB20dBSMA2.5 实物图与外形尺寸：2.6 使用方法与注意事项a 若器件工作于单偏振状态，入光的偏振态必须与器件保持一致。b为了防止器件的电损伤，调制器的电极电压应低于30V。c 注意事项d 光纤施力过大易断裂,不宜拉扯,扭折,弯曲半径不得小于30mm。e 管壳与光纤间不允许施加过大应力。使用时,应同时拿起管壳与光纤,切勿使管壳与光纤交接处发生弯曲,以防光纤断裂影响器件性能。f 存储器件环境湿度低于50%,且不含有对器件有害的材料。g 应避免使器件承受强烈的热冲击,避免使器件受热不均匀。h 光纤连接回路的连接处应避免施加应力。2.7 发展方向：目前正在进行18GHz强度调制器技术攻关，将向40GHz的调制带宽发展。2.8特点：单偏振或偏振无关、宽带、高速、低压。三、GC1120S型高消光比集成光学强度调制器3.1芯片结构：3.2工作原理：在衬底上利用质子交换与退火工艺制备两个相互串联的“M-Z”干涉型光波导，然后在每个“M-Z”光波导的分支两臂上制备行波调制电极，然后将光波导和光纤耦合而成。在行波电极上施加调制信号，由于材料的电光效应，干涉仪的分支两臂上的传导光产生相位差，从而干涉仪输出端产生干涉光强输出，输出光的强度随外加调制信号幅度而变化，形成强度调制。器件将两个“M-Z”强度调制器串联，经过第一个强度调制器的一级调制消光后，其最小输出干涉光强再由第二个强度调制器进行二级调制消光，从而得到高消光比TT/2Vp输出波形TT/2Vp调制波形调制波形原理图：3.3应用领域：在核爆模拟激光驱动器系统中作激光脉冲信号电光变换与信号传输用，以及用于光纤水听器。3.4技术指标：型号波长带宽半波电压插入损耗消光比电接口GC1120S1054nm2.5GHz4V8dB50dBSMA3.5实物图与外形尺寸： 表1 外形尺寸 mm符号尺寸DEA最小值75159公称值最大值7717113.6 使用注意事项a 若器件工作于单偏振状态，入光的偏振态必须与器件保持一致。b为了防止器件的电损伤，调制器的电极电压应低于30V。c 注意事项d 光纤施力过大易断裂,不宜拉扯,扭折,弯曲半径不得小于30mm。e 管壳与光纤间不允许施加过大应力。使用时,应同时拿起管壳与光纤,切勿使管壳与光纤交接处发生弯曲,以防光纤断裂影响器件性能。f 存储器件环境湿度低于50%,且不含有对器件有害的材料。g 应避免使器件承受强烈的热冲击,避免使器件受热不均匀。h 光纤连接回路的连接处应避免施加应力。3.7发展方向：降低损耗和半波电压，提高稳定性，提高成品率。3.8特点：高消光比，单偏振工作四 相位调制器4.1芯片结构：4.2 工作原理：集成光学相位调制器是在LiNbO3衬底上利用质子交换与退火工艺制备条形光波导，然后在光波导的两边制备行波调制电极，在行波电极上施加调制信号，利用LiNbO3材料的电光效应，改变光波导区的折射率，从而改变传导光的相位，具有一定的相位调制系数。4.3应用领域：在核爆模拟系统中进行边带调制脉冲展宽，线性调频。在光纤通信和光纤传感系统中进行相位载波，脉冲编码。在量子通信系统中进行脉冲编码。4.4技术指标：型号波长带宽半波电压插入损耗电接口GC1132S1054nm3GHz4V5dBSMA1310nm/1550nm2.5GHz4.5V5dBSMA4.5实物图与外形尺寸：符号DEA最小值55159公称值最大值5717114.6 使用注意事项a 若器件工作于单偏振状态，入光的偏振态必须与器件保持一致。b为了防止器件的电损伤，调制器的电极电压应低于30V。c 注意事项d 光纤施力过大易断裂,不宜拉扯,扭折,弯曲半径不得小于30mm。e 管壳与光纤间不允许施加过大应力。使用时,应同时拿起管壳与光纤,切勿使管壳与光纤交接处发生弯曲,以防光纤断裂影响器件性能。f 存储器件环境湿度低于50%,且不含有对器件有害的材料。g 应避免使器件承受强烈的热冲击,避免使器件受热不均匀。h 光纤连接回路的连接处应避免施加应力。4.7发展方向：降低损耗，降低半波电压，提高带宽。4.8特点： 单偏振或偏振无关、低压、低损耗、调制带宽宽五、光开关12 14 185.1工作原理：（1）12或22开关单元：设计定向耦合器的两个波导完全对称、相互靠近，波导长度L满足KL=（2q+1）/2（q为整数，K为耦合系数）时，两个波导间可以产生完全的功率转换。在两波导上做一对调制电极，则构成电光波导定向耦合器，当电极施加电压后，两个波导内产生大小相等方向相反的电场Ez，使一个波导的传播常数增加，另一个减小，出现相位失配，通过两波导间的消逝场耦合实现波导间功率转换，从而对光波进行开关调制。（2）14光开关：可由多个12开关单元构成：分别对开关电极1、2、3加开关电压，可以使输入光选择不同的光路传输。（3） 可以采用两个14和一个12构成18光开关等5.2 应用领域： 用于光控相控阵雷达、光纤延迟线、波分复用、光纤通信路由选择等系统中。5.3 技术指标：（光开关正在开发中）波长响应时间关开电压插入损耗关开串音电接口1310nm10 ns20V5dB