本技術(shù)涉及光纖環(huán)與芯片耦合，具體涉及一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、在光纖陀螺系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程中，降低敏感光路中的偏振交叉耦合和背向反射是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵需求。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)內(nèi)提出了光纖環(huán)與調(diào)制器芯片直接耦合的方案。

2、目前，行業(yè)內(nèi)普遍使用的是實(shí)芯保偏光纖。這種光纖的纖芯為摻鍺的石英，包層包含摻硼的應(yīng)力區(qū)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，該類(lèi)型光纖存在顯著缺陷。在不同的環(huán)境條件下，其折射率不穩(wěn)定，應(yīng)力區(qū)也會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致雙折射特性變更，這對(duì)光纖陀螺系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利影響。

3、為解決實(shí)芯保偏光纖的上述問(wèn)題，光子晶體光纖（空芯光纖）應(yīng)運(yùn)而生。它完全由石英構(gòu)成，具體由sio2和空氣孔組成。與傳統(tǒng)的實(shí)芯光纖相比，光子晶體光纖具有諸多優(yōu)勢(shì)，如溫度敏感度低、磁敏感低、抗輻照和抗彎曲等。這些特性使得光纖陀螺在相同體積條件下能夠獲得更高的精度，或者在同等精度要求下可以實(shí)現(xiàn)更小的體積和重量，因此成為了光纖陀螺技術(shù)的一個(gè)新發(fā)展趨勢(shì)。

4、在光纖與鈮酸鋰調(diào)制器芯片的耦合方面，常規(guī)的實(shí)芯光纖主要采用端面耦合的方式，即將光纖端面與芯片端面進(jìn)行研磨拋光，然后使用膠水將二者粘接在一起以實(shí)現(xiàn)耦合。但對(duì)于光子晶體光纖而言，由于其端面存在空氣孔，采用常規(guī)的研磨方案會(huì)導(dǎo)致空氣孔阻塞，從而影響光纖性能。為應(yīng)對(duì)這一問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了兩種磨拋方案。一種是給光子晶體光纖通氣，在通氣的同時(shí)進(jìn)行研磨，以此防止氣孔阻塞，如cn103792619b中所提及，但這種工藝過(guò)于復(fù)雜，批量制作難度極大；另一種是給光子晶體光纖前端熱熔接一段常規(guī)實(shí)芯光纖，然后對(duì)實(shí)芯光纖進(jìn)行研磨，如cn106249353b所述，然而這種方法會(huì)對(duì)空芯光纖結(jié)構(gòu)造成一定破壞，降低產(chǎn)品的最優(yōu)性能，并且針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖，需要反復(fù)調(diào)試熔接機(jī)參數(shù)。

5、綜上所述，現(xiàn)有的光子晶體光纖與鈮酸鋰調(diào)制器芯片的耦合方法存在諸多不足，亟需一種新的耦合裝置及方法來(lái)解決這些問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置及方法。

2、本技術(shù)提供的一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置及方法采用如下的技術(shù)方案：

3、一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置，包括：

4、芯片底板，其上用于固定鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件；

5、透鏡組件，其安裝于所述鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件的輸出端；

6、棱鏡組件，其固定在所述芯片底板上，用于偏折所述鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件的一輸出光路，使鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件的兩輸出光路的間距擴(kuò)大至避免干涉的預(yù)設(shè)距離；以及

7、兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器組件，兩個(gè)所述光纖準(zhǔn)直器組件均固定于所述芯片底板，兩個(gè)所述光纖準(zhǔn)直器組件的輸入端分別與偏折后兩個(gè)輸出光路耦合，兩個(gè)所述光纖準(zhǔn)直器組件的輸出端分別與所述光子晶體光纖環(huán)的兩端連接。

8、優(yōu)選的，所述光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置還包括實(shí)時(shí)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，所述實(shí)時(shí)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括：

9、分束棱鏡，設(shè)置于棱鏡組件與光纖準(zhǔn)直器組件之間，用于將光束分為透射光與反射光；

10、圖像傳感器，用于接收所述反射光并生成光斑位置信號(hào)；

11、處理器，用于根據(jù)所述光斑位置信號(hào)計(jì)算棱鏡折射率變化，生成補(bǔ)償指令；

12、壓電調(diào)整模塊，用于根據(jù)所述補(bǔ)償指令調(diào)節(jié)棱鏡組件的傾斜角度。

13、優(yōu)選的，所述棱鏡組件包括固定件及偏折棱鏡，所述固定件的一端鉸接于所述芯片底板，所述固定件的另一端與所述偏折棱鏡固定連接，所述偏折棱鏡用于偏折所述鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件的一輸出光路；

14、所述壓電調(diào)整模塊包括壓電臺(tái)及連桿，所述壓電臺(tái)固定于所述芯片底板，所述壓電臺(tái)的輸出端與所述連桿的一端固定連接，所述連桿的另一端與所述偏折棱鏡鉸接。

15、優(yōu)選的，所述處理器與所述壓電臺(tái)及所述圖像傳感器均通信連接。

16、優(yōu)選的，所述透射光與所述反射光的光強(qiáng)分配比例大于0.95。

17、優(yōu)選的，所述光纖準(zhǔn)直器組包括準(zhǔn)直器底板、玻璃管、透鏡、毛細(xì)管、光子晶體光纖，所述準(zhǔn)直器底板用于粘接于所述芯片底板，所述玻璃管固定于所述準(zhǔn)直器底板，所述透鏡固定于所述玻璃管內(nèi)，用于接收偏折后的輸出光路，并將輸出光路的光束匯聚到所述光子晶體光纖中；所述毛細(xì)管固定于所述玻璃管內(nèi)，所述光子晶體光纖塞設(shè)于所述毛細(xì)管內(nèi)，所述光子晶體光纖的輸出端與所述光子晶體光纖環(huán)的對(duì)應(yīng)端連接。

18、優(yōu)選的，所述光子晶體光纖與所述毛細(xì)管之間封裝有膠液。

19、本發(fā)明還提供了一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合方法，適用于所述的光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置，且包括如下步驟：

20、通過(guò)鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件輸出兩路初始間距小于預(yù)設(shè)閾值的光信號(hào)；

21、利用透鏡組件將所述兩路光信號(hào)準(zhǔn)直為平行光束；

22、通過(guò)棱鏡組件對(duì)其中一路準(zhǔn)直光束進(jìn)行偏折，使兩路光束的間距擴(kuò)大至預(yù)設(shè)防干涉距離；

23、將偏折后的兩路準(zhǔn)直光束分別輸入至兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器組件中，兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器組件將準(zhǔn)直光束分別輸入至光子晶體光纖環(huán)的兩端。

24、本發(fā)明還提供了一種光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合方法，適用于所述的光子晶體光纖環(huán)與鈮酸鋰調(diào)制器芯片耦合裝置，且包括實(shí)時(shí)校準(zhǔn)方法，所述實(shí)時(shí)校準(zhǔn)方法包括：

25、將部分光束通過(guò)分束棱鏡反射至圖像傳感器，生成光斑位置信號(hào)；

26、根據(jù)所述光斑位置信號(hào)計(jì)算棱鏡組件中的偏折棱鏡的實(shí)時(shí)折射率及分束棱鏡的實(shí)時(shí)折射率；

27、基于所述偏折棱鏡的實(shí)時(shí)折射率及分束棱鏡的實(shí)時(shí)折射率，通過(guò)壓電調(diào)整模塊動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)所述棱鏡的傾斜角度，使光斑投射至光纖準(zhǔn)直器組件的輸入端范圍內(nèi)。

28、優(yōu)選地，根據(jù)光斑位置信號(hào)，結(jié)合棱鏡的折射率-溫度關(guān)系模型，確定當(dāng)前環(huán)境溫度，根據(jù)環(huán)境溫度確定分束棱鏡的實(shí)時(shí)折射率；根據(jù)偏折棱鏡的實(shí)時(shí)折射率及分束棱鏡的實(shí)時(shí)折射率，得到光斑在光子晶體光纖端面所在平面的投射位置，根據(jù)光斑在光子晶體光纖端面所在平面的投射位置，調(diào)整所述偏折棱鏡的傾斜角度。

29、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

30、1.對(duì)鈮酸鋰調(diào)制器芯片組件輸出的光束通過(guò)透鏡組件轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)直光匯聚到光纖準(zhǔn)直器組件的晶體光纖中，再經(jīng)由晶體光纖進(jìn)入晶體光纖環(huán)，通過(guò)采用這種空間耦合的方案，不需要對(duì)光子晶體光纖端面進(jìn)行打磨或熱熔接，僅進(jìn)行簡(jiǎn)單切割，避免了傳統(tǒng)研磨方案對(duì)光子晶體光纖空氣孔的阻塞以及熱熔接方法對(duì)空芯光纖結(jié)構(gòu)的破壞，保證了光子晶體光纖的完整性，從而使產(chǎn)品能夠發(fā)揮最優(yōu)性能；

31、2.實(shí)時(shí)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)分束棱鏡將部分光束反射至圖像傳感器，獲取光斑位置信號(hào)。處理器根據(jù)該信號(hào)計(jì)算偏折棱鏡和分束棱鏡的實(shí)時(shí)折射率，再通過(guò)壓電調(diào)整模塊動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)偏折棱鏡的傾斜角度，從而及時(shí)補(bǔ)償折射率變化帶來(lái)的影響，確保光斑始終投射在光纖準(zhǔn)直器組件的輸入端范圍內(nèi)，有效提升了光信號(hào)耦合的穩(wěn)定性。