0.前言

集成光學(xué)陀螺是光學(xué)陀螺向小型化、集成化發(fā)展的重要方向之一。和光纖陀螺相同，集成光學(xué)陀螺仍然通過Sagnac效應(yīng)來敏感角速度，因此在光路結(jié)構(gòu)方面和光纖陀螺非常相似，所不同的是集成光學(xué)陀螺的各元器件采用了集成的方式。集成光學(xué)陀螺中敏感線圈通過平面光波回路技術(shù)集成在一個芯片中，而且光源、探測器等光電器件也可以通過光電混合集成技術(shù)或光電單片集成技術(shù)集成在一個芯片上，因此集成光學(xué)陀螺有望實現(xiàn)單芯片集成。

集成光學(xué)陀螺的高度集成特點，使陀螺具有體積小、重量輕的特點，而且集成光學(xué)陀螺無任何活動部件，因此其潛在的抗沖擊能力是其它陀螺難以比擬的。集成光學(xué)陀螺的生產(chǎn)工藝完全是基于半導(dǎo)體的工藝平臺，因此可以實現(xiàn)類似微電子產(chǎn)業(yè)的批量生產(chǎn)，并不斷的降低成本。

正是由于集成光學(xué)陀螺所蘊含的諸多優(yōu)點，所以引起了國內(nèi)外眾多研究者的注意，提出了許多陀螺方案并進行了樣機演示。本文首先對各種集成光學(xué)陀螺方案進行了總結(jié)，然后對四種典型的陀螺方案進行了理論分析和比較，最終研制出了集成光學(xué)陀螺樣機。

1.陀螺技術(shù)方案研究

根據(jù)線圈中是否具有光增益功能，集成光學(xué)陀螺方案可分為有源、半有源和無源三種類型。在有源陀螺中，敏感線圈就像一個環(huán)形激光器，半導(dǎo)體有源波導(dǎo)線圈通過電注入產(chǎn)生激光，激光在線圈中產(chǎn)生諧振，并且在Sagnac效應(yīng)的作用下，順、逆時針傳輸?shù)墓獾闹C振頻率不同，通過檢測兩個方向的頻率差來獲得角速度信息。半有源陀螺是線圈中具有光放大功能的陀螺，通過光的放大功能部分抵消光傳輸過程中的損耗，提高諧振腔的精細度，提高陀螺性能。線圈的放大功能通常是通過Er／Yb摻雜SiO：波導(dǎo)實現(xiàn)的。

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