CN112066975A - 基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及惯性测量器件，具体是一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法。本发明解决了传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计难以实现芯片化集成制造封装、容易受到环境中噪声影响的问题。基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，包括微光学传感结构、锁频与解算系统；所述微光学传感结构包括矩形硅衬底、二氧化硅包层、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、第五光纤耦合器、直波导、Y波导、第一环形谐振腔、第二环形谐振腔、硼磷硅玻璃包层；所述锁频与解算系统包括窄线宽激光器、第一隔离器、第二隔离器、第三隔离器、第一分束器、第二分束器、声光调制器。本发明适用于惯性导航系统。

Description

基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法

技术领域

本发明涉及惯性测量器件，具体是一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法。

背景技术

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，因此在空中、地面及水下导航中占据重要的地位。在惯性导航系统中，陀螺仪与加速度计配合使用可得出姿态角和位移信息。目前，微光学陀螺仪与微光学加速度计因其具有精度高、抗电磁干扰能力强等优势被广泛应用于惯性导航系统中。然而在实际应用中，传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计由于自身结构所限，存在如下问题：其一，传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计均为独立制造封装，而难以实现芯片化集成制造封装。其二，传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计容易受到环境中温度、振动等噪声的影响，由此导致测量精度降低、适用范围受限。基于此，有必要发明一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法，以解决传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计难以实现芯片化集成制造封装、容易受到环境中噪声影响的问题。

发明内容

本发明为了解决传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计难以实现芯片化集成制造封装、容易受到环境中噪声影响的问题，提供了一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，包括微光学传感结构、锁频与解算系统；

所述微光学传感结构包括矩形硅衬底、二氧化硅包层、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、第五光纤耦合器、直波导、Y波导、第一环形谐振腔、第二环形谐振腔、硼磷硅玻璃包层；

所述二氧化硅包层包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；二氧化硅包层的矩形主体层叠于矩形硅衬底的上表面；

第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器均固定于二氧化硅包层的矩形主体上表面左边缘；第四光纤耦合器、第五光纤耦合器均固定于二氧化硅包层的矩形主体上表面右边缘；

直波导、Y波导、第一环形谐振腔、第二环形谐振腔均采用锗掺杂二氧化硅制成；直波导、Y波导、第一环形谐振腔均固定于二氧化硅包层的矩形主体上表面；第二环形谐振腔固定于二氧化硅包层的半圆形悬臂梁上表面；直波导的首端与第一光纤耦合器的出射端连接；直波导的尾端与第四光纤耦合器的入射端连接；Y波导的第一个分支端与第二光纤耦合器的出射端连接；Y波导的第二个分支端与第三光纤耦合器的出射端连接；Y波导的主干端与第五光纤耦合器的入射端连接；第一环形谐振腔分别与直波导、Y波导的第一个分支耦合；第二环形谐振腔与Y波导的第二个分支耦合；

所述硼磷硅玻璃包层包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；硼磷硅玻璃包层的矩形主体层叠于二氧化硅包层的矩形主体上表面，且硼磷硅玻璃包层的矩形主体同时包覆直波导、Y波导、第一环形谐振腔；硼磷硅玻璃包层的半圆形悬臂梁层叠于二氧化硅包层的半圆形悬臂梁上表面，且硼磷硅玻璃包层的半圆形悬臂梁包覆第二环形谐振腔；

所述锁频与解算系统包括窄线宽激光器、第一隔离器、第二隔离器、第三隔离器、第一分束器、第二分束器、声光调制器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一锁相放大器、第二锁相放大器、激光器驱动电路、示波器、第一信号发生器、第二信号发生器；

窄线宽激光器的出射端与第一隔离器的入射端连接；第一隔离器的出射端与第一分束器的入射端连接；第一分束器的两个出射端分别与第二分束器的入射端、声光调制器的入射端连接；第二分束器的两个出射端分别与第一相位调制器的入射端、第二相位调制器的入射端连接；

第一相位调制器的出射端与第二隔离器的入射端连接；第二隔离器的出射端与第一光纤耦合器的入射端连接；第一光电探测器的入射端与第四光纤耦合器的出射端连接；第一光电探测器的信号输出端与第一锁相放大器的第一个信号输入端连接；第一锁相放大器的信号输出端与激光器驱动电路的信号输入端连接；激光器驱动电路的信号输出端与窄线宽激光器的调制端连接；

第二相位调制器的出射端与第三隔离器的入射端连接；第三隔离器的出射端与第二光纤耦合器的入射端连接；声光调制器的出射端与第三光纤耦合器的入射端连接；第二光电探测器的入射端与第五光纤耦合器的出射端连接；第二光电探测器的信号输出端与第二锁相放大器的信号输入端连接；第二锁相放大器的信号输出端与示波器的信号输入端连接；

第一信号发生器的两个信号输出端分别与第一锁相放大器的第二个信号输入端、第一相位调制器的调制端连接；第二信号发生器的两个信号输出端分别与声光调制器的调制端、第二相位调制器的调制端连接。

第一分束器、第二分束器均为50：50的分束器。

二氧化硅包层的厚度为20μm；直波导的厚度、Y波导的厚度、第一环形谐振腔的厚度、第二环形谐振腔的厚度均为9μm；硼磷硅玻璃包层的厚度为40μm。

基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统的制备方法（该方法用于制备本发明所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统），该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：选取硅衬底，并利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在硅衬底的上表面沉积二氧化硅包层；

步骤二：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层的上表面沉积锗掺杂二氧化硅芯层，然后利用光刻工艺和反应离子刻蚀工艺将锗掺杂二氧化硅芯层刻蚀成为直波导、Y波导、第一环形谐振腔、第二环形谐振腔；

步骤三：在二氧化硅包层的上表面刻制V形槽，并通过倏逝场耦合的方式压制光纤，由此形成第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第四光纤耦合器、第五光纤耦合器；其中，第一光纤耦合器、第四光纤耦合器均与直波导连接，第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、第五光纤耦合器均与Y波导连接；

步骤四：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层的上表面沉积硼磷硅玻璃包层，并保证硼磷硅玻璃包层同时包覆直波导、Y波导、第一环形谐振腔、第二环形谐振腔，然后对硼磷硅玻璃包层进行退火处理，并利用飞秒激光刻蚀工艺将位于二氧化硅包层的半圆形悬臂梁下方的硅衬底减薄，由此释放二氧化硅包层的半圆形悬臂梁；

步骤五：利用窄线宽激光器、第一隔离器、第二隔离器、第三隔离器、第一分束器、第二分束器、声光调制器、第一相位调制器、第二相位调制器、第一光电探测器、第二光电探测器、第一锁相放大器、第二锁相放大器、激光器驱动电路、示波器、第一信号发生器、第二信号发生器搭建锁频与解算系统，由此制得基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统。

工作时，本发明的工作模式包括微光学陀螺仪模式和微光学加速度计模式，具体如下：一、微光学陀螺仪模式：启动第一信号发生器和第二信号发生器，第一信号发生器分别驱动第一锁相放大器、第一相位调制器进行工作，第二信号发生器驱动第二相位调制器进行工作（声光调制器不工作），由此使得本发明在微光学陀螺仪模式下进行工作。在微光学陀螺仪模式下，窄线宽激光器发出的激光依次经第一隔离器、第一分束器入射到第二分束器，并经第二分束器分为功率相等的两路光信号：一路光信号作为测量光信号，另一路光信号作为锁频光信号。锁频光信号先经第一相位调制器进行相位调制，再依次经第二隔离器、第一光纤耦合器、直波导、第一环形谐振腔（沿顺时针方向传播）、直波导、第四光纤耦合器入射到第一光电探测器，然后经第一光电探测器转换为第一路电信号。第一路电信号经第一锁相放大器进行同步解调后传输至激光器驱动电路。激光器驱动电路根据解调结果实时调节窄线宽激光器的输出频率，由此使得窄线宽激光器的输出频率与锁频光信号的谐振频率一致，从而实现窄线宽激光器的频率跟踪与锁定。测量光信号先经第二相位调制器进行相位调制，再依次经第三隔离器、第二光纤耦合器、Y波导的第一个分支、第一环形谐振腔（沿逆时针方向传播）、Y波导的第一个分支、Y波导的主干、第五光纤耦合器入射到第二光电探测器，然后经第二光电探测器转换为第二路电信号。第二路电信号经第二锁相放大器进行同步解调后传输至示波器进行显示。当本发明发生旋转时，测量光信号的相位及光强发生变化，由此使得第二路电信号发生变化。此时，根据第二路电信号的变化即可实时解算得到角速度信息。二、微光学加速度计模式：启动第一信号发生器和第二信号发生器，第一信号发生器分别驱动第一锁相放大器、第一相位调制器进行工作，第二信号发生器分别驱动声光调制器、第二相位调制器进行工作，由此使得本发明在微光学加速度计模式下进行工作。在微光学加速度计模式下，窄线宽激光器发出的激光经第一隔离器入射到第一分束器，并经第一分束器分为功率相等的两路光信号：一路光信号作为测量光信号，另一路光信号入射到第二分束器，并经第二分束器分为功率相等的两路光信号：一路光信号作为参考光信号，另一路光信号作为锁频光信号。锁频光信号先经第一相位调制器进行相位调制，再依次经第二隔离器、第一光纤耦合器、直波导、第一环形谐振腔（沿顺时针方向传播）、直波导、第四光纤耦合器入射到第一光电探测器，然后经第一光电探测器转换为第一路电信号。第一路电信号经第一锁相放大器进行同步解调后传输至激光器驱动电路。激光器驱动电路根据解调结果实时调节窄线宽激光器的输出频率，由此使得窄线宽激光器的输出频率与锁频光信号的谐振频率一致，从而实现窄线宽激光器的频率跟踪与锁定。参考光信号先经第二相位调制器进行相位调制，再依次经第三隔离器、第二光纤耦合器、Y波导的第一个分支、第一环形谐振腔（沿逆时针方向传播）、Y波导的第一个分支入射到Y波导的主干。测量光信号先经声光调制器进行声光调制，再依次经第三光纤耦合器、Y波导的第二个分支、第二环形谐振腔（沿顺时针方向传播）、Y波导的第二个分支入射到Y波导的主干。参考光信号和测量光信号在Y波导的主干内发生干涉，所产生的干涉光信号经第五光纤耦合器入射到第二光电探测器，然后经第二光电探测器转换为第二路电信号。第二路电信号经第二锁相放大器进行同步解调后传输至示波器进行显示。当本发明受到加速度所产生的惯性力时，二氧化硅包层的半圆形悬臂梁、硼磷硅玻璃包层的半圆形悬臂梁、第二环形谐振腔一起发生形变，使得测量光信号的相位发生变化（此时，矩形硅衬底、二氧化硅包层的矩形主体、硼磷硅玻璃包层的矩形主体、第一环形谐振腔均不发生形变，参考光信号的相位保持不变），由此使得干涉光信号的光强发生变化，从而使得第二路电信号发生变化。此时，根据第二路电信号的变化即可实时解算得到加速度信息。

基于上述过程，与传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计相比，本发明所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统及其制备方法具备了如下优点：其一，本发明将微光学陀螺仪与微光学加速度计集成为一体，实现了二者的芯片化集成制造封装。其二，本发明一方面利用直波导、Y波导、第一环形谐振腔构建了微光学陀螺仪的透射式敏感单元，另一方面利用Y波导、第二环形谐振腔构建了对称互易性的微光学加速度计的马赫-曾德尔干涉式敏感单元，由此可有效避免环境中温度、振动等互易噪声对测量结果的影响，从而有效提高了测量精度、有效拓宽了适用范围。

本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了传统的微光学陀螺仪与微光学加速度计难以实现芯片化集成制造封装、容易受到环境中噪声影响的问题，适用于惯性导航系统。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明中微光学传感结构的示意图。

图中：101-矩形硅衬底，102-二氧化硅包层，103a-第一光纤耦合器，103b-第二光纤耦合器，103c-第三光纤耦合器，103d-第四光纤耦合器，103e-第五光纤耦合器，104a-直波导，104b-Y波导，105a-第一环形谐振腔，105b-第二环形谐振腔，106-硼磷硅玻璃包层，201-窄线宽激光器，202a-第一隔离器，202b-第二隔离器，202c-第三隔离器，203a-第一分束器，203b-第二分束器，204-声光调制器，205a-第一相位调制器，205b-第二相位调制器，206a-第一光电探测器，206b-第二光电探测器，207a-第一锁相放大器，207b-第二锁相放大器，208-激光器驱动电路，209-示波器，210a-第一信号发生器，210b-第二信号发生器。

具体实施方式

基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，包括微光学传感结构、锁频与解算系统；

所述微光学传感结构包括矩形硅衬底101、二氧化硅包层102、第一光纤耦合器103a、第二光纤耦合器103b、第三光纤耦合器103c、第四光纤耦合器103d、第五光纤耦合器103e、直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a、第二环形谐振腔105b、硼磷硅玻璃包层106；

所述二氧化硅包层102包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；二氧化硅包层102的矩形主体层叠于矩形硅衬底101的上表面；

第一光纤耦合器103a、第二光纤耦合器103b、第三光纤耦合器103c均固定于二氧化硅包层102的矩形主体上表面左边缘；第四光纤耦合器103d、第五光纤耦合器103e均固定于二氧化硅包层102的矩形主体上表面右边缘；

直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a、第二环形谐振腔105b均采用锗掺杂二氧化硅制成；直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a均固定于二氧化硅包层102的矩形主体上表面；第二环形谐振腔105b固定于二氧化硅包层102的半圆形悬臂梁上表面；直波导104a的首端与第一光纤耦合器103a的出射端连接；直波导104a的尾端与第四光纤耦合器103d的入射端连接；Y波导104b的第一个分支端与第二光纤耦合器103b的出射端连接；Y波导104b的第二个分支端与第三光纤耦合器103c的出射端连接；Y波导104b的主干端与第五光纤耦合器103e的入射端连接；第一环形谐振腔105a分别与直波导104a、Y波导104b的第一个分支耦合；第二环形谐振腔105b与Y波导104b的第二个分支耦合；

所述硼磷硅玻璃包层106包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；硼磷硅玻璃包层106的矩形主体层叠于二氧化硅包层102的矩形主体上表面，且硼磷硅玻璃包层106的矩形主体同时包覆直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a；硼磷硅玻璃包层106的半圆形悬臂梁层叠于二氧化硅包层102的半圆形悬臂梁上表面，且硼磷硅玻璃包层106的半圆形悬臂梁包覆第二环形谐振腔105b；

所述锁频与解算系统包括窄线宽激光器201、第一隔离器202a、第二隔离器202b、第三隔离器202c、第一分束器203a、第二分束器203b、声光调制器204、第一相位调制器205a、第二相位调制器205b、第一光电探测器206a、第二光电探测器206b、第一锁相放大器207a、第二锁相放大器207b、激光器驱动电路208、示波器209、第一信号发生器210a、第二信号发生器210b；

窄线宽激光器201的出射端与第一隔离器202a的入射端连接；第一隔离器202a的出射端与第一分束器203a的入射端连接；第一分束器203a的两个出射端分别与第二分束器203b的入射端、声光调制器204的入射端连接；第二分束器203b的两个出射端分别与第一相位调制器205a的入射端、第二相位调制器205b的入射端连接；

第一相位调制器205a的出射端与第二隔离器202b的入射端连接；第二隔离器202b的出射端与第一光纤耦合器103a的入射端连接；第一光电探测器206a的入射端与第四光纤耦合器103d的出射端连接；第一光电探测器206a的信号输出端与第一锁相放大器207a的第一个信号输入端连接；第一锁相放大器207a的信号输出端与激光器驱动电路208的信号输入端连接；激光器驱动电路208的信号输出端与窄线宽激光器201的调制端连接；

第二相位调制器205b的出射端与第三隔离器202c的入射端连接；第三隔离器202c的出射端与第二光纤耦合器103b的入射端连接；声光调制器204的出射端与第三光纤耦合器103c的入射端连接；第二光电探测器206b的入射端与第五光纤耦合器103e的出射端连接；第二光电探测器206b的信号输出端与第二锁相放大器207b的信号输入端连接；第二锁相放大器207b的信号输出端与示波器209的信号输入端连接；

第一信号发生器210a的两个信号输出端分别与第一锁相放大器207a的第二个信号输入端、第一相位调制器205a的调制端连接；第二信号发生器210b的两个信号输出端分别与声光调制器204的调制端、第二相位调制器205b的调制端连接。

第一分束器203a、第二分束器203b均为50：50的分束器。

二氧化硅包层102的厚度为20μm；直波导104a的厚度、Y波导104b的厚度、第一环形谐振腔105a的厚度、第二环形谐振腔105b的厚度均为9μm；硼磷硅玻璃包层106的厚度为40μm。

基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统的制备方法（该方法用于制备本发明所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统），该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：选取硅衬底，并利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在硅衬底的上表面沉积二氧化硅包层102；

步骤二：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层102的上表面沉积锗掺杂二氧化硅芯层，然后利用光刻工艺和反应离子刻蚀工艺将锗掺杂二氧化硅芯层刻蚀成为直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a、第二环形谐振腔105b；

步骤三：在二氧化硅包层102的上表面刻制V形槽，并通过倏逝场耦合的方式压制光纤，由此形成第一光纤耦合器103a、第二光纤耦合器103b、第三光纤耦合器103c、第四光纤耦合器103d、第五光纤耦合器103e；其中，第一光纤耦合器103a、第四光纤耦合器103d均与直波导104a连接，第二光纤耦合器103b、第三光纤耦合器103c、第五光纤耦合器103e均与Y波导104b连接；

步骤四：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层102的上表面沉积硼磷硅玻璃包层106，并保证硼磷硅玻璃包层106同时包覆直波导104a、Y波导104b、第一环形谐振腔105a、第二环形谐振腔105b，然后对硼磷硅玻璃包层106进行退火处理，并利用飞秒激光刻蚀工艺将位于二氧化硅包层102的半圆形悬臂梁下方的硅衬底减薄，由此释放二氧化硅包层102的半圆形悬臂梁；

步骤五：利用窄线宽激光器201、第一隔离器202a、第二隔离器202b、第三隔离器202c、第一分束器203a、第二分束器203b、声光调制器204、第一相位调制器205a、第二相位调制器205b、第一光电探测器206a、第二光电探测器206b、第一锁相放大器207a、第二锁相放大器207b、激光器驱动电路208、示波器209、第一信号发生器210a、第二信号发生器210b搭建锁频与解算系统，由此制得基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，其特征在于：包括微光学传感结构、锁频与解算系统；

所述微光学传感结构包括矩形硅衬底（101）、二氧化硅包层（102）、第一光纤耦合器（103a）、第二光纤耦合器（103b）、第三光纤耦合器（103c）、第四光纤耦合器（103d）、第五光纤耦合器（103e）、直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）、第二环形谐振腔（105b）、硼磷硅玻璃包层（106）；

所述二氧化硅包层（102）包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；二氧化硅包层（102）的矩形主体层叠于矩形硅衬底（101）的上表面；

第一光纤耦合器（103a）、第二光纤耦合器（103b）、第三光纤耦合器（103c）均固定于二氧化硅包层（102）的矩形主体上表面左边缘；第四光纤耦合器（103d）、第五光纤耦合器（103e）均固定于二氧化硅包层（102）的矩形主体上表面右边缘；

直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）、第二环形谐振腔（105b）均采用锗掺杂二氧化硅制成；直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）均固定于二氧化硅包层（102）的矩形主体上表面；第二环形谐振腔（105b）固定于二氧化硅包层（102）的半圆形悬臂梁上表面；直波导（104a）的首端与第一光纤耦合器（103a）的出射端连接；直波导（104a）的尾端与第四光纤耦合器（103d）的入射端连接；Y波导（104b）的第一个分支端与第二光纤耦合器（103b）的出射端连接；Y波导（104b）的第二个分支端与第三光纤耦合器（103c）的出射端连接；Y波导（104b）的主干端与第五光纤耦合器（103e）的入射端连接；第一环形谐振腔（105a）分别与直波导（104a）、Y波导（104b）的第一个分支耦合；第二环形谐振腔（105b）与Y波导（104b）的第二个分支耦合；

所述硼磷硅玻璃包层（106）包括矩形主体、延伸设置于矩形主体前端面中部的半圆形悬臂梁；硼磷硅玻璃包层（106）的矩形主体层叠于二氧化硅包层（102）的矩形主体上表面，且硼磷硅玻璃包层（106）的矩形主体同时包覆直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）；硼磷硅玻璃包层（106）的半圆形悬臂梁层叠于二氧化硅包层（102）的半圆形悬臂梁上表面，且硼磷硅玻璃包层（106）的半圆形悬臂梁包覆第二环形谐振腔（105b）；

所述锁频与解算系统包括窄线宽激光器（201）、第一隔离器（202a）、第二隔离器（202b）、第三隔离器（202c）、第一分束器（203a）、第二分束器（203b）、声光调制器（204）、第一相位调制器（205a）、第二相位调制器（205b）、第一光电探测器（206a）、第二光电探测器（206b）、第一锁相放大器（207a）、第二锁相放大器（207b）、激光器驱动电路（208）、示波器（209）、第一信号发生器（210a）、第二信号发生器（210b）；

窄线宽激光器（201）的出射端与第一隔离器（202a）的入射端连接；第一隔离器（202a）的出射端与第一分束器（203a）的入射端连接；第一分束器（203a）的两个出射端分别与第二分束器（203b）的入射端、声光调制器（204）的入射端连接；第二分束器（203b）的两个出射端分别与第一相位调制器（205a）的入射端、第二相位调制器（205b）的入射端连接；

第一相位调制器（205a）的出射端与第二隔离器（202b）的入射端连接；第二隔离器（202b）的出射端与第一光纤耦合器（103a）的入射端连接；第一光电探测器（206a）的入射端与第四光纤耦合器（103d）的出射端连接；第一光电探测器（206a）的信号输出端与第一锁相放大器（207a）的第一个信号输入端连接；第一锁相放大器（207a）的信号输出端与激光器驱动电路（208）的信号输入端连接；激光器驱动电路（208）的信号输出端与窄线宽激光器（201）的调制端连接；

第二相位调制器（205b）的出射端与第三隔离器（202c）的入射端连接；第三隔离器（202c）的出射端与第二光纤耦合器（103b）的入射端连接；声光调制器（204）的出射端与第三光纤耦合器（103c）的入射端连接；第二光电探测器（206b）的入射端与第五光纤耦合器（103e）的出射端连接；第二光电探测器（206b）的信号输出端与第二锁相放大器（207b）的信号输入端连接；第二锁相放大器（207b）的信号输出端与示波器（209）的信号输入端连接；

第一信号发生器（210a）的两个信号输出端分别与第一锁相放大器（207a）的第二个信号输入端、第一相位调制器（205a）的调制端连接；第二信号发生器（210b）的两个信号输出端分别与声光调制器（204）的调制端、第二相位调制器（205b）的调制端连接。

2.根据权利要求1所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，其特征在于：第一分束器（203a）、第二分束器（203b）均为50：50的分束器。

3.根据权利要求1或2所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，其特征在于：二氧化硅包层（102）的厚度为20μm；直波导（104a）的厚度、Y波导（104b）的厚度、第一环形谐振腔（105a）的厚度、第二环形谐振腔（105b）的厚度均为9μm；硼磷硅玻璃包层（106）的厚度为40μm。

4.一种基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统的制备方法，该方法用于制备如权利要求1所述的基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

步骤一：选取硅衬底，并利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在硅衬底的上表面沉积二氧化硅包层（102）；

步骤二：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层（102）的上表面沉积锗掺杂二氧化硅芯层，然后利用光刻工艺和反应离子刻蚀工艺将锗掺杂二氧化硅芯层刻蚀成为直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）、第二环形谐振腔（105b）；

步骤三：在二氧化硅包层（102）的上表面刻制V形槽，并通过倏逝场耦合的方式压制光纤，由此形成第一光纤耦合器（103a）、第二光纤耦合器（103b）、第三光纤耦合器（103c）、第四光纤耦合器（103d）、第五光纤耦合器（103e）；其中，第一光纤耦合器（103a）、第四光纤耦合器（103d）均与直波导（104a）连接，第二光纤耦合器（103b）、第三光纤耦合器（103c）、第五光纤耦合器（103e）均与Y波导（104b）连接；

步骤四：利用电感耦合等离子体增强化学气相沉积法在二氧化硅包层（102）的上表面沉积硼磷硅玻璃包层（106），并保证硼磷硅玻璃包层（106）同时包覆直波导（104a）、Y波导（104b）、第一环形谐振腔（105a）、第二环形谐振腔（105b），然后对硼磷硅玻璃包层（106）进行退火处理，并利用飞秒激光刻蚀工艺将位于二氧化硅包层（102）的半圆形悬臂梁下方的硅衬底减薄，由此释放二氧化硅包层（102）的半圆形悬臂梁；

步骤五：利用窄线宽激光器（201）、第一隔离器（202a）、第二隔离器（202b）、第三隔离器（202c）、第一分束器（203a）、第二分束器（203b）、声光调制器（204）、第一相位调制器（205a）、第二相位调制器（205b）、第一光电探测器（206a）、第二光电探测器（206b）、第一锁相放大器（207a）、第二锁相放大器（207b）、激光器驱动电路（208）、示波器（209）、第一信号发生器（210a）、第二信号发生器（210b）搭建锁频与解算系统，由此制得基于双谐振腔的陀螺仪与加速度计集成系统。

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