CN102636332A - 一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可以准确地测试出闪耀光栅每个区域的沟槽微结构变异情况的闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统。本发明从光源模块发出的多波长宽光源以特定的入射角射入闪耀光栅，经闪耀光栅衍射后的光通过一个梳妆滤波器，梳妆滤波器滤出的波长再经由光谱仪接收，最后通过由Labview编写的程序对光谱仪接收到的波形进行数据分析来判断闪耀光栅的沟槽微结构变异情况。本发明的使用能够克服传统方法测试闪耀光栅沟槽微结构变异使用SEM、LSCM等昂贵的测试设备，测试范围小、测试速度慢和无法实现自动化等缺点，成本低、速度快，适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种衍射光栅微结构的测试系统，尤其是指一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统。本发明可以准确地测试出闪耀光栅沟槽微结构的变异区域和变异程度，能够广泛适用于要求检测多针连接器电学性能的各个领域，尤其是适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试，成本低、速度快。
背景技术
近年来，一系列新型光栅的出现对科学技术的发展和工业生产技术的革新发挥着越来越大的作用。把光栅做在光纤里面，产生了光纤光栅，促进了光纤通信产业的发展；光栅和波导的结合，产生了阵列波导光栅，是非常重要的光纤通信的波分复用器件。光栅推动了科学技术的发展，世界上对光栅的需求越来越大。
传统光栅有很大的缺点，主要是衍射图样中没有色散的零级主最大总是占光能量的很大一部分，其余光能分散在各级光谱中，而实际使用光栅时往往只利用它的某一级。这对光栅的应用是很不利的。闪耀光栅的出现则改善了这一缺点。闪耀光栅实现了单缝衍射中央最大值的位置从没有色散的零级光谱转移到其他有色散的光谱级上。因此，闪耀光栅的用途也越来越广泛。光栅单色仪多利用闪耀光栅作为分光原件；闪耀光栅在光通信领域也得到了广泛应用，如用于光信号解调、光交叉连接、光分插复用等。
而闪耀光栅沟槽微结构的完整及保真度是决定其分光能力和衍射效率的至关重要的因素。传统方法测试闪耀光栅沟槽微结构变异多使用SEM、LSCM等昂贵的测试设备，具有测试范围小、测试速度慢和无法实现自动化等缺点。
发明内容
为了实现对闪耀光栅沟槽微结构的完整及保真度的低成本、宽范围、高速度和自动化测试，本发明提出了一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统。该测试系统可以准确地测试出闪耀光栅沟槽微结构的变异区域和变异程度，能够广泛适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试。
本发明所采用的技术方案为：
首先从光源模块发出的垂直于闪耀光栅沟槽方向的多波长线偏振光以特定的入射角射入闪耀光栅，闪耀光栅按照设计的衍射级数产生衍射光，将多波长的衍射光入射到梳妆滤波器，调整梳妆滤波器，滤出不同的波长，对应闪耀光栅不同的区域，再用光谱仪接收不同的波长，分析波形失真情况；用Labview编写的软件对光谱仪接收到的波形进行数据分析，判断闪耀光栅沟槽微结构是否变异及变异程度。
一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于：包括光源模块、待测衍射光栅、梳妆滤波器及光谱仪，其中待测衍射光栅能够将特定角度入射的光按照设计的衍射级产生衍射光。
进一步地，前述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于光源模块包含宽光源、双折射晶体、45°半波片、宽光源支架、双折射晶体支架及45°半波片支架。由宽光源发出的光射入双折射晶体后发生双折射，产生o光和e光，e光通过放置在其前面的45°半波片后成为o光，即偏振方向垂直于待测闪耀光栅沟槽方向的多波长线偏振光。
进一步地，前述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于待测衍射光栅放置在三维调整架上，可以通过调整三维调整架的旋钮来选择闪耀光栅的待测区域范围。
进一步地，前述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于通过调整梳妆滤波器将宽光源的多波长衍射光滤出不同的波长，从而对应闪耀光栅不同的待测频率单位。
进一步地，前述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于用光谱仪接收梳妆滤波器滤出的波长，通过Labview编写的软件对光谱仪接收到的波形进行数据分析，判断闪耀光栅沟槽微结构是否变异及变异程度。
本发明的使用能够克服传统方法测试闪耀光栅沟槽微结构变异使用SEM、LSCM等昂贵的测试设备，测试范围小、测试速度慢和无法实现自动化等缺点，成本低、速度快，适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试。
附图说明
图1为一种闪耀光栅沟槽微结构变异测试系统示意图。
图中各附图标记的含义为：1、光源模块；2、待测闪耀光栅；3、梳妆滤波器；4、光谱仪；
图2为光源模块示意图。
图中各附图标记的含义为：5、宽光源；6、双折射晶体；7、45°半波片；8、宽光源支架；9；双折射晶体支架；10、45°半波片支架；
图3为闪耀光栅及三维调整架示意图。
图中各附图标记的含义为：11、三维调整架；
图4为闪耀光栅微结构变异波形示意图。
图中各附图标记的含义为：12、样本闪耀光栅1；13、样本闪耀光栅2、14样本闪耀光栅3。
具体实施方式
为了实现对闪耀光栅沟槽微结构的完整及保真度的低成本、宽范围、高速度和自动化测试，本发明提出了一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统。该测试系统可以准确地测试出闪耀光栅沟槽微结构的变异区域和变异程度，能够广泛适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试。该测试系统包括光源模块1、待测闪耀光栅2、梳妆滤波器3、光谱仪4四个部分，其结构如图1所示。
该闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统的具体实施方式包含两个部分：
(一)系统的组装：
(1)光源模块1的组装及调整。光源模块1包含宽光源5、双折射晶体6、45°半波片7、宽光源支架8、双折射晶体支架9、45°半波片支架10组成，如图2所示。将宽光源5、双折射晶体6和45°半波片7固定在宽光源支架8、双折射晶体支架9和45°半波片支架10上，并对齐，调节宽光源5，使得其出射的光为一水平直线。由宽光源5发出的光射入双折射晶体6后发生双折射，产生o光和e光，e光通过放置在其前的45°半波片7后成为o光。至此，光源模块1发出的光均为o光，即偏振方向垂直于待测闪耀光栅沟槽方向的多波长线偏振光。
(2)闪耀光栅2的组装及调整。将闪耀光栅2放置在三维调整架11上，调整其角度，使得光源模块1出射的光以α入射角射入闪耀光栅2。如图3所示，将闪耀光栅2的沟槽方向(这里称之为高度方向)沿Z方向放置，长度方向沿X方向放置。
(3)梳妆滤波器3的组装及调整。将梳妆滤波器3固定在支架上，并将其对准闪耀光栅2的衍射光(在这里以+1级衍射光为例，衍射角为β)。梳妆滤波器3的高度需与光源模块1一致。梳妆滤波器滤出的波长直接由光谱仪接收，进行光谱分析。
(二)闪耀光栅沟槽微结构变异的测试：
闪耀光栅沟槽微结构变异测试系统组装完毕后，光源模块1发出的偏振方向垂直于闪耀光栅沟槽方向的多波长线偏振光以α入射角射入待测闪耀光栅2，梳妆滤波器3接收+1级衍射光，观察光谱仪4波形并打开Labview编写的测试软件进行数据分析。调节三维调整架11的x方向，可以测试闪耀光栅长度方向的沟槽变异情况；调节三维调整架11的z方向，可以测试闪耀光栅高度方向的沟槽变异情况。下面以样本闪耀光栅1、2和3来详细说明测试的波形数据分析。如图4所示，调节三维调整架11的x和z方向，测试出样本闪耀光栅1的某一区域的波形有两处失真情况，其能量的损耗大概在-35dB左右(能量损耗值越小越好)，这表明样本闪耀光栅1的某一区域的沟槽发生了变异，导致衍射时没有全部按照+1级衍射，有其他杂散的衍射光。同理测试样本闪耀光栅2和3，发现其整个区域的波形完整，没有失真，表明其整个区域内的沟槽并没有变异。
通过以上结构及检测方法的描述，本发明的实质性特征已明确，其效果主要归结为以下几点：
1、本发明可以准确的测试出闪耀光栅每个区域的沟槽微结构变异情况及变异程度。
2、本发明的测试系统及测试方法可以实现低成本、宽范围、高速度和自动化测试。
3、本发明适用于大型企业和科研机构对闪耀光栅的沟槽微结构变异情况进行测试。
综上所述，本发明可以准确的测试出闪耀光栅每个区域的沟槽微结构变异情况及变异程度，通过对实施例的具体描述，其结构特征及测试方法已被详细地公示，但凡基于上述实施例及其测试方法所作的等效替换或简单修改，均应该被包含于本发明专利请求的专利保护范围之内。
Claims (5)
1.一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于：包括光源模块、待测衍射光栅、梳妆滤波器及光谱仪，其中待测衍射光栅能够将特定角度入射的光按照设计的衍射级产生衍射光。
2.根据权利要求1所述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于光源模块包含宽光源、双折射晶体、45°半波片、宽光源支架、双折射晶体支架及45°半波片支架。由宽光源发出的光射入双折射晶体后发生双折射，产生o光和e光，e光通过放置在其前的45°半波片后成为o光，即偏振方向垂直于待测闪耀光栅沟槽方向的多波长线偏振光。
3.根据权利要求1所述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于待测衍射光栅放置在三维调整架上，可以通过调整三维调整架的旋钮来选择闪耀光栅的待测区域范围。
4.根据权利要求1所述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于通过调整梳妆滤波器将宽光源的多波长衍射光滤出不同的波长，从而对应闪耀光栅不同的待测频率单位。
5.根据权利要求1所述的一种闪耀光栅沟槽微结构变异的测试系统，其特征在于用光谱仪接收梳妆滤波器滤出的波长，通过Labview编写的软件对光谱仪接收到的波形进行数据分析，判断闪耀光栅沟槽微结构是否变异及变异程度。
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