專利名稱：一種微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于聲光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微光機電陀螺器件中聲表面波發(fā)生及接收裝 置，特別是涉及一種具有橋接型結(jié)構(gòu)的微光機電陀螺中的聲表面波換能器。
背景技術(shù)：
聲光技術(shù)自60年代初激光器問世后興起，至今已經(jīng)有近40年的發(fā)展歷程，隨 著光通信技術(shù)、微聲技術(shù)以及聲光介質(zhì)材料的發(fā)展，利用聲光效應(yīng)研制的聲光器件 不僅在激光束偏轉(zhuǎn)和調(diào)制方面得到廣泛的應(yīng)用，而且在信號處理、光計算、光通信 等領(lǐng)域也顯示出非常顯著的優(yōu)勢。
聲光器件可歸為塊體及波導(dǎo)型兩大類。塊體聲光器件利用體波聲光效應(yīng)研制而 成，其研究起步較早，己趨于成熟，在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，但是體積、驅(qū)動功率及 帶寬極限的限制制約了其更廣泛的發(fā)展。波導(dǎo)型聲光器件利用表面聲光效應(yīng)，易于 實現(xiàn)平面集成，大大縮小了器件尺寸，且光能和聲能都至少在一個方向上受到限制， 因而能量密度大、效率高，使器件的驅(qū)動功率以及帶寬得到顯著的改善。
根據(jù)聲波與光波的傳播方向，又可以把波導(dǎo)型聲光器件分為共線型和非共線型。 前者由于聲光共線，聲光作用更加充分，較后者在互作用長度、效率以及功耗等方 面有著顯著的優(yōu)勢，能量密度大、效率高，并且易于集成，可以實現(xiàn)多通道及模式 轉(zhuǎn)換。因此，波導(dǎo)型共線聲光器件的研究逐步受到廣泛的關(guān)注。
作為聲表面波器件中不可缺少的叉指換能器，其設(shè)計是十分重要的工作。波導(dǎo) 型共線聲光器件中，在波導(dǎo)中傳播的光波經(jīng)由金屬電極覆蓋的區(qū)域，金屬會吸收部 分光能量產(chǎn)生光強的傳輸損耗，其損耗量與光路上金屬覆蓋區(qū)域的長度成正比，現(xiàn) 有的常規(guī)叉指換能器因光路上金屬化長度長，造成吸收損耗大，降低了輸出光功率 和聲光耦合效率。而準(zhǔn)共線聲光器件雖然避免了金屬電極對光能量的吸收問題，但 也有其自身的缺點如器件尺寸相對較大，聲波功率不能完全利用等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器。是一種新的基于聲光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微光機電陀螺器件的叉指換能器，在保持聲光作用區(qū)聲波 場不變的前提下，采用橋連的形式盡可能的減少通過聲光波導(dǎo)的金屬電極面積，既 可保持聲波場的性質(zhì)，又能夠有效地降低金屬電極對光波的吸收。
本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器，其特征在于，在基底材料 上采用光刻、鍍膜、擴散或刻蝕工藝制成嵌入式條狀聲光波導(dǎo)區(qū)域，另外在基底材 料上還設(shè)置有壓焊電極、叉指電極以及跨越所述聲光波導(dǎo)區(qū)域上方的橋連電極； 所述叉指電極的電極結(jié)構(gòu)分成兩組，分別位列于所述聲光波導(dǎo)區(qū)域的上下兩側(cè)，其 間距小于6個聲波波長，所述壓焊電極作為接入輸入電壓信號端，使通過該壓焊電 極上的電壓加在所述叉指電極上，從而通過壓電效應(yīng)激發(fā)聲波，所述兩組叉指電極 之間通過所述橋連電極相連穿越所述聲光波導(dǎo)區(qū)域。
所述基底材料采用聲光波導(dǎo)介質(zhì)，包括LiNb03、 PbMo04、 GaAs、 Si、 Te02
晶體或合成有機材料。
另外，所述聲光波導(dǎo)區(qū)域利用鈦擴散技術(shù)在基底材料上制成嵌入式條狀。
本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器中，在對上下兩組聲表面波 叉指電極間施加了驅(qū)動電源后將產(chǎn)生聲表面波，當(dāng)上下兩個叉指電極的間距小于6 個聲波波長時，聲光波導(dǎo)區(qū)域的聲波場與叉指電極區(qū)域的完全均勻一致，使得聲光 波導(dǎo)區(qū)域的聲波導(dǎo)沒有聲場分布的突變。
本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器，對叉指電極采用中間橋連 的方式通過聲光波導(dǎo)區(qū)域，可以大大地減少聲光波導(dǎo)區(qū)的金屬化長度，從而能夠有 效地降低金屬對光功率的吸收。


圖1為本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記 1壓焊電極
2叉指電極 3聲光波導(dǎo)區(qū)域 4橋連電極
5 基底材料
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器進行詳細的說明。
圖1為本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明的聲表面波換能器是一種基于聲光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微光機電陀螺器件中具有分組橋接型電極結(jié)構(gòu)的聲表面波換能器，在基底材料5上采用光刻、鍍膜、擴散或刻蝕等工藝制成嵌入式條狀聲光波導(dǎo)區(qū)域3，另外，在基底材料5上還設(shè)置有-壓焊電極l、叉指電極2以及跨越聲光波導(dǎo)區(qū)域3上方的橋連電極4，叉指電極2的電極結(jié)構(gòu)分成兩組，分別位于聲光波導(dǎo)區(qū)域3的上下兩側(cè)，其間距小于6個聲波波長，兩組電極之間通過橋連電極4相連從而穿越聲光波導(dǎo)區(qū)域3。壓焊電極l作為接入輸入電壓信號端，使通過壓焊電極1上的電壓可以加在叉指電極2上，從而通過壓電效應(yīng)激發(fā)聲波。橋連電極4起到連接上下通道叉指電極2的作用。
本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器中，可以選擇聲光壓電晶體作為波導(dǎo)的基底材料5，利用鈦擴散技術(shù)制作出嵌入式條狀光波導(dǎo)3，在壓電晶體表面制作叉指電極2，從而構(gòu)成聲表面波換能器。
本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器為了同時滿足對聲學(xué)性能和光學(xué)性能的要求，可優(yōu)化選擇基底材料5，對于傳播介質(zhì)，充分考慮聲波與光波的速率匹配，以及剪切波、高次諧波對信號信噪比的影響，對每種波導(dǎo)介質(zhì)材料優(yōu)化選擇晶體切向，例如，常用的聲光波導(dǎo)介質(zhì)有LiNb03、 PbMo04、 GaAs、 Si或Te02晶體以及合成有機材料等；另外，對于電極材料，為了獲得高的機電耦合效率，必須考慮阻抗匹配等條件，例如，常用的有鋁(Al)電極，金(Au)電極等。
另外，本發(fā)明的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器在制造過程中，首先選擇聲光波導(dǎo)介質(zhì)，即聲光壓電晶體(例如LiNb03、 PbMo04、 GaAs、 Si或Te02晶體、合成有機材料)作為波導(dǎo)的基底材料，然后將設(shè)計好的針對一定工作波長的單模光波導(dǎo)圖形以及叉指電極圖形制成一套光刻板，采用光刻、鍍膜、擴散、刻蝕等工藝技術(shù)研制成嵌入式條狀聲光波導(dǎo)，然后在晶體表面用光刻工藝在聲光波導(dǎo)圖形上套刻出電極圖形，用濺射鍍膜工藝制成鋁(Al)或金(Au)電極，再采用電鍍增厚工藝完成聲表面波換能器的電極制作。
權(quán)利要求
1、一種微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器，其特征在于，在基底材料上采用光刻、鍍膜、擴散或刻蝕工藝制成嵌入式條狀聲光波導(dǎo)區(qū)域，另外，在基底材料上還設(shè)置有壓焊電極、叉指電極以及跨越所述聲光波導(dǎo)區(qū)域上方的橋連電極；所述叉指電極的電極結(jié)構(gòu)分成兩組，分別位列于所述聲光波導(dǎo)區(qū)域的上下兩側(cè)，其間距小于6個聲波波長，所述壓焊電極作為接入輸入電壓信號端，使通過該壓焊電極上的電壓加在所述叉指電極上，從而通過壓電效應(yīng)激發(fā)聲波，所述兩組叉指電極之間通過所述橋連電極相連穿越所述聲光波導(dǎo)區(qū)域。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器，其特征在 于，所述基底材料采用聲光波導(dǎo)介質(zhì)，包括LiNb03、 PbMo04、 GaAs、 Si、 Te02 晶體或合成有機材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器，其特征在 于，所述聲光波導(dǎo)區(qū)域利用鈦擴散技術(shù)在基底材料上制成嵌入式條狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微光機電陀螺中的橋接型聲表面波換能器。在基底材料上制成嵌入式條狀聲光波導(dǎo)區(qū)域，還設(shè)置有壓焊電極、叉指電極以及橋連電極；叉指電極的電極結(jié)構(gòu)分成兩組，分別位列于聲光波導(dǎo)區(qū)域的上下兩側(cè)，其間距小于6個聲波波長，兩組叉指電極之間通過橋連電極相連穿越聲光波導(dǎo)區(qū)域。當(dāng)對上下兩組聲表面波叉指電極間施加了驅(qū)動電源時將產(chǎn)生聲表面波，聲光波導(dǎo)區(qū)域的聲波場與叉指電極區(qū)域的完全均勻一致，使得聲光波導(dǎo)區(qū)域的聲波導(dǎo)沒有聲場突變。本發(fā)明的橋接型聲表面波換能器，在保持聲光作用區(qū)聲波場不變的前提下，采用橋連的形式來減少通過聲光波導(dǎo)的金屬電極面積，既可保持聲波場的性質(zhì)，又可有效地降低金屬電極對光波的吸收。
文檔編號H03H9/145GK101645698SQ200910076130
公開日2010年2月10日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者何世堂, 孟彥彬, 李紅浪, 毅 趙, 陳淑芬 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所;北京理工大學(xué)