CN101592549A - 偏振相关损耗标准器 - Google Patents
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Abstract
一种偏振相关损耗标准器，其特征在于，包括：一输入光纤；一脊型波导，该脊型波导的两个端面具有隔离槽，该脊型波导一端的端面与输入光纤连接；一输出光纤，该输出光纤与脊型波导的另一端的端面连接。本发明采用波导器件结构，制备方法简单，体积小，成本低。本发明采用光纤耦合方式，能够直接与被测设备连接，测试效率高。本发明采用不同标称值的一系列偏振相关损耗标准器，能够完成在较大测量范围内的被测设备的检测校准工作。
Description
技术领域
本发明主要涉及一种新型偏振相关损耗标准器，特别是支持偏振相关损耗测量仪现场校准用偏振相关损耗标准器。
背景技术
随着高速、大容量光通信网络的发展，偏振相关的损害成为阻碍光纤通信密集波分复用系统传输速率升级的主要因素之一。偏振相关损害主要是由光无源器件本身及连接光纤的缺陷造成的，在理想化的光无源器件中，传输光的偏振态不会发生变化。而在实际使用的光无源器件及标准光纤中，传输光的偏振态会由于传输过程中所受到温度变化，机械压力和光无源器件结构导致的随机双折射影响，使出射光是的偏振态及偏振度不断变化，且主轴同参考方向成任意角度。要保证光传输网络的正常工作，首先要对该系统各个光无源器件的PDL进行精确测量。
光器件的偏振相关损耗定义为输入光所有可能存在的偏振态下，器件的最大与最小插入损耗之差。偏振相关损耗标准测量基本可分为两大类：偏振扫描法和穆勒矩阵法。偏振扫描方法是一种基于实际的最小和最大传输测量值的偏振态不确定方法。在测试中，被测期间通过多种偏振状态输入光进行测量，这些偏振态可以是沿邦佳球的定义轨迹确定性地生成的也可以是通过伪随机法生成覆盖全部邦佳球偏振态。穆勒矩阵可以通过测量被测设备在四个定义好的偏振状态下的传输特性而获得。测试包括线性水平、线性垂直、线性+45和右循环偏振光状态，进而计算出被测器件的PDL。
在实验室条件下可以利用上述两种方法进行偏振相关损耗的测量并进行偏振相关损耗仪的校准检测，但随着光通信技术的不断发展，振相关损耗仪日益广泛应用于生产过程中，对振相关损耗仪的现场快速检测需求日益增加，因此急需一种偏振相关损耗标准器进行现场检测及量值传递。在实际检测过程中，首先通过国家计量基标准对偏振相关损耗标准器的偏振相关损耗值进行准确测量，然后将其连接到被检仪表上，读取该仪表的偏振相关损耗测量值，将该值与标准值相比较，从而计算得出该仪表的示值误差。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种新型偏振相关损耗标准器，其具有以下优点：
1、采用波导器件结构，制备方法简单，体积小，成本低。
2、采用光纤耦合方式，能够直接与被测设备连接，测试效率高。
3、采用不同标称值的一系列偏振相关损耗标准器，能够完成在较大测量范围内的被测设备的检测校准工作。
本发明提供一种偏振相关损耗标准器，其特征在于，包括：
一输入光纤；
一脊型波导，该脊型波导的两个端面具有隔离槽，该脊型波导一端的端面与输入光纤连接；
一输出光纤，该输出光纤与脊型波导的另一端的端面连接。
其中所述的脊型波导包括：
一SiO2绝缘层；
一脊型波导层，该脊型波导层制作在SiO2绝缘层上，该脊型波导层靠近中间的部位形成有一隔离槽，该隔离槽的一侧为平坦状，另一侧为台阶状；
一Si衬底层，该Si衬底层制作在脊型波导的底面。
其中所述的脊型波导层上的隔离槽的底部为脊型波导的表面。
其中所述的脊型波导层上的隔离槽的底部高于脊型波导的表面。
其中所述的脊型波导包括：
一SiO2绝缘层；
一脊型波导层，该脊型波导层制作在SiO2绝缘层上，该脊型波导层断面的形状为山字形，中间部位的两侧形成有隔离槽，该隔离槽的底部高于脊型波导的表面；
一Si衬底层，该衬底层制作在脊型波导的底面。
其中所述的脊型波导的材料为SOI材料或GeSi材料或III-V族材料。
其中所述的输入光纤和输出光纤是采用单模标准光纤或采用多模光纤或者保偏光纤。
其中所述的输入光纤和输出光纤的尾端是采用FC/PC或FC/APC或ST接头。
附图说明
为了进一步说明本发明的特征和效果，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为偏振相关损耗标准器连接结构示意图；
图2为单侧完全开槽型偏振相关损耗标准器波导结构示意图。
图3为单侧部分开槽型偏振相关损耗标准器波导结构示意图。
图4为双侧开槽型偏振相关损耗标准器波导结构示意图。
具体实施方式
首先请参阅图1，图1是描述偏振相关损耗标准器连接结构示意图。本发明一种偏振相关损耗标准器，包括：
一输入光纤10；
一脊型波导20，该脊型波导20的两个端面具有隔离槽，该脊型波导20一端的端面与输入光纤10连接；所述的脊型波导20的材料为SOI材料或GeSi材料或III-V族材料；
一输出光纤30，该输出光纤30与脊型波导20的另一端的端面连接，所述的输入光纤10和输出光纤30是采用单模标准光纤或采用多模光纤或者保偏光纤，所述的输入光纤10和输出光纤30的尾端是采用FC/PC或FC/APC或ST接头。
请参阅图2和图3，图2为单侧完全开槽型偏振相关损耗标准器波导结果示意图，图3为单侧部分开槽型偏振相关损耗标准器波导层示意图。本发明一种偏振相关损耗标准器中的脊型波导20包括：
一SiO2绝缘层40；
一脊型波导层50，该脊型波导层50制作在SiO2绝缘层40上，该脊型波导层50靠近中间的部位形成有一隔离槽60，该隔离槽60的一侧为平坦状，另一侧为台阶状；
所述的脊型波导层50上的隔离槽60的底部为脊型波导20的表面(见图2)；
所述的脊型波导20的另一实施例中，所述的脊型波导层50上的隔离槽60的底部高于脊型波导20的表面(见图3)；
一Si衬底层70，该Si衬底层70制作在脊型波导20的底面。
请参阅图4所示，图4为双侧开槽型偏振相关损耗标准器波导层示意图。本发明所述的脊型波导20的另一实施例包括：
一SiO2绝缘层40；
一脊型波导层50，该脊型波导层50制作在SiO2绝缘层40上，该脊型波导层50断面的形状为山字形，中间部位的两侧形成有隔离槽60，该隔离槽60的底部高于脊型波导20的表面；
一Si衬底层70，该衬底层70制作在脊型波导20的底面。
请再结合参阅图1-图4，本发明一种偏振相关损耗标准器，该器件包括输入光纤10；光纤10端面与具有两端开槽结构的脊型波导20相连；脊型波导20与输出光纤30的端面连接；连接结构经精密对准，以减少整个器件的插入损耗，连接及耦合过程可以采用手动或自动6轴精密微调架系统，实现6个自由度的大范围调整，调整过程中进行实时检测，当达到整个测试系统损耗极小值时停止移动微调架；光纤与波导器件连接处通过紫外固化胶连接，以增强整个器件的连接可靠性，在连接过程中仍要不断进行微调架系统的位置调整工作，以减小由于紫外固化胶固化过程中胶体收缩产生的各组件相对位移，从而减小整个器件最终的光损耗。
在实际检测过程中，首先通过国家计量基标准装置对偏振相关损耗标准器的偏振相关损耗值进行准确测量，该装置可以在短时间内覆盖邦佳球的绝大部分，从而模拟各种不同的偏振态对偏振相关损耗标准器的影响，通过接收功率计测量偏振相关损耗标准器对不同输入偏振态光功率损耗的影响，其最大差值为该偏振相关损耗标准器的偏振相关损耗值；然后将其连接到被检仪表上，读取该仪表的偏振相关损耗测量值，将该值与标准值相比较，从而计算得出该仪表的示值误差。为了减少由于测量带来的随机误差，可以重复对同一偏振相关损耗标准器进行多次测量，取其平均值作为测量值。
图2、图3及图4分别为单侧完全开槽型偏振相关损耗标准器波导层示意图、单侧部分开槽型偏振相关损耗标准器波导层示意图、以及双侧开槽型偏振相关损耗标准器波导层示意图。该波导层包括绝缘SiO2层40；脊型波导层50；隔离槽60；衬底Si层70所组成。上述几种开槽方式的不同将直接导致其光信号传输模场分布的不同，从而实现波导器件不同的偏振相关损耗值。为了在一定量程范围内对偏振相关损耗仪的示值误差进行准确测量，应制备一系列具有不同偏振相关损耗量值的标准器，在偏振相关损耗仪的量程范围内选择尽可能多的标准器进行示值误差测量，并给出每个测量点的示值误差，以便仪器使用者在不同的量程上得到最佳的测试结果。
该非对称波导器件的制造流程如下：首先根据波导理论按照所需光信号波长通过理论分析及模拟设计出合适的波导层尺寸；第二步在SOI衬底材料上按照设计好的波导宽度，通过干法刻蚀用以指标出脊型波导层；然后通过掩模、光刻以及刻蚀等工艺，在该器件脊型突起部分的一侧或两侧刻蚀出隔离槽，对波导器件输入及输出端面进行抛光，完成波导器件的制备工作并进行通光性能测试；第三步通过选择合适的输入、输出光纤以及合适的紫外固化胶，进行整个器件的耦合封装；最后，对耦合封装好的偏振相关损耗标准器通过计量基标准装置进行偏振相关损耗量值的准确测量，并在一定时期内考核其偏振相关损耗量值的稳定性及测量重复性，当各项指标均达到设计要求后既可进行量值标定并作为偏振相关损耗标准器开展量值传递工作。
波导器件端面抛光质量将直接影响器件耦合效率，在研磨过程中应进行粗磨、细磨及抛光等步骤，最后通过显微镜观察波导器件端面抛光效果，应做到无明显划痕及损伤。端面抛光角度可以是垂直于波导，也可以采用与波导端面呈8度角，从而减少耦合过程带来的光信号反射。反射信号的减少一方面可以避免在测试过程中由于反射光对光源产生影响，从而引起光源输出波长及光功率的波动；另一方面可以避免多次反射产生的光束耦合效应。
由于波导器件与输入及输出光纤连接是通过紫外固化的方式，因此不同折射率的紫外固化胶对整个器件的插入损耗将产生很大影响，根据光纤规格及波导器件的设计，选择折射率匹配的紫外固化胶将有助于减小整个器件插入损耗。
根据实际测试需要，所用输入及输出光纤尾端可以采用FC/PC或FC/APC或ST接头，以适应不同仪表的接头形式。
Claims (8)
1、一种偏振相关损耗标准器，其特征在于，包括：
一输入光纤；
一脊型波导，该脊型波导的两个端面具有隔离槽，该脊型波导一端的端面与输入光纤连接；
一输出光纤，该输出光纤与脊型波导的另一端的端面连接。
2、根据权利要求1所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的脊型波导包括：
一SiO2绝缘层；
一脊型波导层，该脊型波导层制作在SiO2绝缘层上，该脊型波导层靠近中间的部位形成有一隔离槽，该隔离槽的一侧为平坦状，另一侧为台阶状；
一Si衬底层，该Si衬底层制作在脊型波导的底面。
3、根据权利要求2所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的脊型波导层上的隔离槽的底部为脊型波导的表面。
4、根据权利要求2所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的脊型波导层上的隔离槽的底部高于脊型波导的表面。
5、根据权利要求1所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的脊型波导包括：
一SiO2绝缘层；
一脊型波导层，该脊型波导层制作在SiO2绝缘层上，该脊型波导层断面的形状为山字形，中间部位的两侧形成有隔离槽，该隔离槽的底部高于脊型波导的表面；
一Si衬底层，该衬底层制作在脊型波导的底面。
6、根据权利要求1所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的脊型波导的材料为SOI材料或GeSi材料或III-V族材料。
7、根据权利要求1所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的输入光纤和输出光纤是采用单模标准光纤或采用多模光纤或者保偏光纤。
8、根据权利要求1所述的偏振相关损耗标准器，其特征在于，其中所述的输入光纤和输出光纤的尾端是采用FC/PC或FC/APC或ST接头。
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