论文部分内容阅读
高精度、高可靠性、重量轻、小型化是惯性导航系统追求的主要目标。陀螺仪作为捷联惯导系统的重要组成部分,成为各国重点发展的高科技军事和民用技术。微光学陀螺仪(MOG:micro optic gyroscopes),又称集成光学陀螺仪(integrated optic gyroscopes)是在继机械陀螺(Mechanical gyroscopes)激光陀螺(RLGS:ring laser gyroscopes)和光纤陀螺(FOGS:fiber optic gyroscopes)之后发展的第四代陀螺仪,它以波导取代光纤,将光源分束器、探测器、处理电路包括微加速度计集成在同一片硅片上,从而实现体积更小运转更可靠的目标。集成光学陀螺仪研制中涉及到的关键技术有:低损耗弯曲波导基底的制备,在波导基底层制作封闭曲线(谐振式)或螺旋线(干涉式),制作波导线条(沟道或脊形)并在不改变面型情况下溅射被覆层,用面耦合技术制成互易波导,利用高效光源偏光技术给予光调制并提取信号,利用光纤陀螺的成熟技术进行信息处理,从而制作出有实用价值的微光学陀螺仪(MOG)。MOG研制中的最关键一项技术是制备低损耗螺线波导并用面耦合技术做成互易结构,本论文主要针对此项技术进行理论分析设计和实验实践。通过理论分析提出低损耗波导设计方案和耦合方案,用微偏移、外侧刻槽、波导透镜等措施减少弯曲损耗。在实验实践中,利用厚胶光刻和反应离子束蚀刻技术实现深宽比1:1的螺线环沟道,对图形线条展宽的影响因素,包括掩模、光刻胶、曝光、显影、温度的影响和刻蚀二次效应的等工艺条件进行讨论分析和实验验证,提出采用多次旋涂、消除芽孢、低温后烘和刻蚀以及光学稳定等措施,使展宽得到有效的改善;并讨论利用反应离子束蚀刻技术制备波导沟道,对严重影响面型粗糙度的草地现象的形成原因和工艺改善进行实验实践,提出进行光学稳定、调节离子入射角和改变刻蚀气体压强组成等减小草地现象的措施,对制备低损耗波导进行有益的探索。文中也对耦合方案、耦合损耗及其改善和系统设计进行分析讨论。讨论不同耦合方案的效率,损耗的特点和回避措施,并给出一种系统设计方案。