微光學陀螺儀低損耗波導的設計與制造工藝研究.pdf

1、高精度、高可靠性、重量輕、小型化是慣性導航系統(tǒng)追求的主要目標。陀螺儀作為捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的重要組成部分，成為各國重點發(fā)展的高科技軍事和民用技術。微光學陀螺儀(MOG：micro optic gyroscopes)，又稱集成光學陀螺儀(integrated optic gyroscopes)是在繼機械陀螺(Mechanical gyroscopes)激光陀螺(RLGS：ring laser gyroscopes)和光纖陀螺(FOGS：fibe

2、r optic gyroscopes)之后發(fā)展的第四代陀螺儀，它以波導取代光纖，將光源分束器、探測器、處理電路包括微加速度計集成在同一片硅片上，從而實現(xiàn)體積更小運轉更可靠的目標。 集成光學陀螺儀研制中涉及到的關鍵技術有：低損耗彎曲波導基底的制備，在波導基底層制作封閉曲線(諧振式)或螺旋線(干涉式)，制作波導線條(溝道或脊形)并在不改變面型情況下濺射被覆層，用面耦合技術制成互易波導，利用高效光源偏光技術給予光調(diào)制并提取信號，利用光

3、纖陀螺的成熟技術進行信息處理，從而制作出有實用價值的微光學陀螺儀(MOG)。 MOG研制中的最關鍵一項技術是制備低損耗螺線波導并用面耦合技術做成互易結構，本論文主要針對此項技術進行理論分析設計和實驗實踐。通過理論分析提出低損耗波導設計方案和耦合方案，用微偏移、外側刻槽、波導透鏡等措施減少彎曲損耗。在實驗實踐中，利用厚膠光刻和反應離子束蝕刻技術實現(xiàn)深寬比l：1的螺線環(huán)溝道，對圖形線條展寬的影響因素，包括掩模、光刻膠、曝光、顯影、溫

4、度的影響和刻蝕二次效應的等工藝條件進行討論分析和實驗驗證，提出采用多次旋涂、消除芽孢、低溫后烘和刻蝕以及光學穩(wěn)定等措施，使展寬得到有效的改善；并討論利用反應離子束蝕刻技術制備波導溝道，對嚴重影響面型粗糙度的草地現(xiàn)象的形成原因和工藝改善進行實驗實踐，提出進行光學穩(wěn)定、調(diào)節(jié)離子入射角和改變刻蝕氣體壓強組成等減小草地現(xiàn)象的措施，對制備低損耗波導進行有益的探索。 文中也對耦合方案、耦合損耗及其改善和系統(tǒng)設計進行分析討論。討論不同耦合方案