Y波导多功能集成光学器件可靠性增长

　　Y 波导多功能集成光学器件在光纤陀螺中起到分束/合束、起偏/检偏及相位调制的作用，采用 Y 波导集成光学器件的闭环光纤陀螺已成为中高精度光纤陀螺的主要方案，Y 波导多功能集成光学器件也成为中高精度光纤陀螺的关键技术之一。因此，Y 波导多功能集成光学器件的可靠性对于光纤陀螺的可靠性具有十分重要的意义。

　　可靠性增长是通过逐步改正产品设计和制造中的缺陷，不断提高产品可靠性的过程。这是一个不断反馈的过程，在这个过程中，产品处在实际使用环境或模拟环境条件下经受试验，以便暴露潜在的、由于设计与制造的薄弱环节引起的系统性故障模式，进行故障分析及确定故障原因;针对故障模式原因采取相应的纠正措施消除薄弱环节，通过再试验，以验证纠正措施的有效性，从而使产品的可靠性得到增长，满足规定的可靠性目标要求。

　　本文在分析环境应力对 Y 波导多功能集成光学器件影响的基础上进行了可靠性摸底试验，确定了其薄弱环节并提出改进措施，最后经试验验证改进措施有效，提高了 Y 波导多功能集成光学器件的可靠性。

　　1 环境应力的影响

　　Y 波导多功能集成光学器件在贮存、运输和使用中受到周围环境应力的影响，主要包括温度、湿度、振动、冲击、盐雾、电磁波辐射场、高能粒子辐射场等。在这些环境应力的作用下，Y 波导集成光学器件的性能会受到影响甚至失效。

　　1.1 温度的影响

　　1)高温会加速波导中的质子进一步扩散，改变波导的折射率分布[2]折射率分布的改变会造成以下两个方面的影响：一是导致尾纤与波导模式失配，模式失配损耗的增加必然会增大 Y波导多功能集成光学器件的插入损耗;二是影响电场与光场的重叠积分，当电场与光场的重叠积分发生变化后就会影响到半波电压。

　　2)温度的变化影响尾纤与波导的对准及间隙[7]

　　由于不同材料的热膨胀系数不同，在温度变化时会在尾纤与波导的耦合处产生热应力，从而影响光纤与波导的对准。光纤与波导的对准受到影响后会使插入损耗增加，当两输出尾纤与波导的对准变化不一致时还会影响分束比。另外，在芯片与管壳的粘结面和芯片上电极保护胶处也同样存在热应力的问题，严重时会导致芯片脱落和保护胶与芯片分离，芯片脱落后容易引起尾纤折断和电极引线断裂。保护胶的分离则会使电极失去保护，致使电极发生氧化或是受到腐蚀、引起电极短路、改变电场分布等等。高温还会增大电极的电迁移和扩散，加速电极氧化，使耦合胶中聚合物的物理性能退化，降低粘结强度。