CN103364179B - 一种光电子器件的光学参数检测装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电子器件的光学参数检测装置和方法，该检测装置的两台2×N光开关布置在试验箱旁，并通过光纤与放置在试验箱中的光电子器件样品相联，另外一侧光路通过2×2光开关与偏振控制器相联和光功率计相联；1×N光开关通波分复用器与宽带光源，再通过光耦合器与偏振控制器、回损仪相联。本发明采用多波长光源，提高了该装置多波长光学参数测试的能力，降低了测试设备的成本；采用2×N光开关和光纤终止器构造回损测试光路，实现样品回损的在线测量；实现光电子器件双向光学参数的自动化检测，提高了光学参数测试效率和一致性；计算机实时记录试验箱、光功率计、回损仪的数据，实现光学参数测量的自动化。

Description

一种光电子器件的光学参数检测装置与方法

技术领域

本发明涉及光电子器件制造领域，特别是涉及一种应用于可靠性试验的光电子器件的光学参数检测装置与方法。

背景技术

光电子器件是支撑光纤通信发展的核心器件，广泛地应用于光纤通信、光纤传感和生物医学检测等领域。工程应用和实验表明，湿、热、振动、温度冲击等工作环境对光电子器件的使用寿命和可靠性产生重要的影响，光电子器件的可靠性实验和可靠性评价成为判断以及提高光电子器件质量的重要方法。光电子的可靠性实验主要有高温试验、低温试验、盐雾试验、高低温试验、机械性能试验等。光电子器件的可靠性实验是将光电子器件样品放置在环境实验箱中，采用光学仪器，如光功率计、插回损仪等光学仪器测量光电子器件在不同实验条件下、不同时间的光学性能如插入损耗、回波损耗、偏振相关性损耗、通道均衡性等参数的变化，直到样品参数超出指定的要求，最后采用可靠性理论和可靠性研究方法分析样品的失效特征和失效规律，确定样品的可靠性。光电子器件的可靠性试验和可靠分析可以发现这些器件在设计、材料和工艺上存在的各种缺陷，验证它们是否已达到预定的可靠性指标，了解和研究产品在不同的工作环境条件下的失效规律和失效机理。光电子器件光学参数检测需要测量每个器件、每个光学功能通道的双向光学参数，如双向插入损耗、双向偏振相关损耗、双向回波损耗等，采用传统光学参数检测方法需要长时间、多次、反复将样品的各个光路联接到光学参数检测设备上，存在测量效率低、实验劳动强度大、人为因素影响多、参数检测不稳定等缺点。

日本环境测试实验室的电子器件可靠性中心利用单色波长光源、1×N光开关和光分路耦合进行光路设计和选择，提出了自动化光学参数检测装置，实现光电子器件多路光通道的光学参数自动化测试；美国安科特纳（JDSU）公司在此基础上进行改进，选择可调激光光源作为测试光路的光源，参见附图1，采用1×N光开,7和光耦合器6进行光路的选择，设计出一种扫频波长的光学参数检测装置，提高了光学参数的检测能力。这两种设备的共同点是，利用1×N光开关7和光耦合器6进行光路的选择，并采用光功率计12和偏振控制器5进行光学参数的测量。然后，这两种方法均无法完成实验样品器件回损参数的测量，且前一种方法只能完成光电子器件简单光学参数的检测，后一种方法虽然参检测不同波段的光学参数，但设备设计复杂、价格昂贵。本申请人有鉴于上述现有技术的不足，研究出一种光电子器件的光学参数检测装置与方法。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明公布了一种光电子可靠性试验的光学参数检测装置，该装置采用波分复用器和一台光开关，将宽带光源中不同波长的光源分离出来，构成一组测试光源，通过一台1×2光耦合器与偏振控制器和一台回损仪相联；安置在试验箱中的光电子器件样品的各光路与布置在试验箱旁的两台2×N光开关的各个端口采用光纤连接，此两台2×N光开关通过一台2×2光开关与光功率计和偏振控制器相联；计算机通过控制器控制几组光开关的开关，选择光源从正向或反向通过样品的各个通道，实现各光电子器件样品的光学参数，如插入损耗、回波损耗、偏振相关损耗、波长相关性损耗的在线检测；此光学参数检测装置中2×N光开关由一组2×2光开关采用串联的方式联接，可自由扩展测试通道，提高测试能力；计算机实时记录试验箱的各种信息，以及光学参数检测结果，并根据可靠性理论和方法得出分析结果。

本发明通过以下技术方案实现，该检测装置由试验箱、光开关、光学偏振控制器、波分复用器、宽谱激光光源、回损仪、光耦合器件、光功率计、控制器和计算机组成。布置在试验箱旁的两台2×N光开关一侧的N个光端口分别与放置在试验箱中光电子器件样品的光路两端相联；另外一侧2个光端口中的一个通过一台2×2的光开关与一台偏振控制器相联，另一端口联接一个光纤终止器；一台波分复用器的入口光端口与宽带光源相联，其出射光端口和单波长激光光源一起与一台1×N的光开关的N个光端口相连，再通过光耦合器与偏振控制器和回损仪相联；控制器采用电学接口与光开关相接，计算机通过通信接口与试验箱、回损仪、光功率计相联。所述的控制器采用数字电路、模拟电路或单片机等多种方式。

所述的2×N光开关由一组2×2光开关采用串联的方式联接而成。

波分复用器件将宽带光源中的光源筛选许多的窄带光源，计算机通过控制器件控制1×N的光开关选择不同的光通道，让某种窄带光源的达到1×2光耦合器，光耦合器再与一台偏振控制器和一台回波损耗仪相联，偏振控制器通过一台2×2光开关与放置在试验箱旁的两台2×N光开关和一台光功率计相联，通过2×2光开关选择一条光通道，让光源从一台2×N光开关经过实验样品达到另外一台2×N光开关，并且返回到2×2光开关与一台光功率计中，比较输出光功率值，便可以得出样品的插入损耗、波长相关性损耗、偏振相关性损耗；计算机控制2×N光开关, 让光源从一台2×N光开关经过实验样品达到另外一台2×N光开关中的光纤终止器，通过回波损耗仪并可计算出样品的回波损耗。

计算机通过电学接口获得试验箱、光功率计、回损仪的数据，并计算和记录实验结果，当试验结果达到设定的条件后，计算机关闭激光光源、光开关以及试验箱的电源，并通过声音方式、警示图像方式报警。

本发明采用宽带激光光源、波分复用器件和光开关构成多波长选择器，代替可调式激光光源，提高此装置测量不同波长光学参数的能力，降低了测试装置的设备成本；采用2×N光开关和光纤终止器构造回损测试光路，实现样品回损的在线测量；通过控制器控制各光开关、偏振控制器的动作，实现光电子器件双向、多光学参数的自动化检测，不再需要人工反复、多次联接样品与仪器，降低了劳动强度，提高了光学参数测试的效率和一致性；计算机实时记录试验箱、光功率计、回损仪的数据，实现光学参数测量的自动化。

附图说明

图1为现有技术结构示意图。

图2为本发明结构示意图。      

图3为本发明2×N光开关结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例作进一步说明，如图2至3所示，本发明包括试验箱1、试验样品2、2×N光开关3、2×2光开关4、偏振控制器5、光耦合器6、回损仪8、波分复用器9、宽带激光光源10、单色波激光光源11、光功率计12、光纤终止器13、控制器14、光纤15、电线16、计算机17、插损参考光纤18组成。

试验箱1两旁分别布置一台2×N光开关3，试验样品2通过光纤15与两台2×N光开关3的端口相连；

还包括2×2光开关4、控制器14、电路16，计算机17、回损仪8，以及由波分复用器9、宽带光源10、1×N光开关7、单色波激光光源11构成的多波长选择光源；

所述计算机17通过电学接口，由电路16与试验箱1、回损仪8和光功率计12相联；

所述控制器14分别与计算机17、2×N光开关3、2×2光开关4、偏振控制器5相联；

所述2×N光开关3通过串联的2×2光开关4、偏振控制器5、光耦合器6，最终与回损仪8相联； 所述光耦合器6的一个端口与回损仪8相联，另外一个端口与1×N光开关7相联；

所述2×2光开关4分别与2×N光开关3以及偏振控制器5和光功率计12相联；所述2×N光开关3的其中一个端口连接一个光纤终止器13。

所述宽带光源10与波分复用器9相连；波分复用器9各通道，以及单色波激光光源11分别与1×N光开关7相联。

2×N光开关3采用若干2×2光开关串联的方式相联。

波分复用器9、宽带光源10、1×N光开关7、单色波激光光源11构成的多波长选择光源：

光源选择包括以下步骤，首先波分复用器9将宽谱光源按照波分复用器件的谱特性分为许多功率不等的窄带光源，然后利用1×N光开关7的选择功能，让一路光通过光开关的一个光端口输出，从而实现了不同频谱光源的分离和选择。

通过1×N光开关7的光路选择，使得从光源射出的光源通过样品的光路后，达到光纤终止器13，再利用光路上的回损仪8测量回损值，实现光电子器件样品的回波损耗测量。

计算机17通过控制器14控制各光开关、偏振控制器5使得光源从正向或反向通过样品的光通道，实现长时间、不间断对光电子器件试验样品2的各种光学参数，记录不同光通道的光功率计12、回损仪8的检测结果，获得试验样品2的光学参数值，如插入损耗、回波损耗、偏振相关损耗等光学参数进行测量。同时也记录环境试验箱1的各种实验值，并计算出不同时间、不同实验条件下的光学参数值变化。

试验样品2放置在试验箱1中，试验样品2的各个光学端口采用光纤与放置在试验箱1旁的两台2×N光开关3的N个端口相联；采用一根插损参考光纤将两台2×N光开关3的任一个端口连接起来，此插损参考光纤作为光源光功率的参考；2×N光开关3的其中一个端口连接一个光纤终止器13，使得光源截止，并通过回损仪8测量样品光路的回波损耗；两台2×N光开关3的各一端口与一台2×2的光开关4相关，再通过一台可控制的偏振控制器5与一台光耦合器6相联；光耦合器6的一个端口与回损仪8相联，另外一个端口与一台1×N的光开关7相联；1×N的光开关7另一端与单色波的激光光源11、以及通过一台波分复用器9和一台宽带光源10相联；控制器14通过电线与2×N光开关3、2×2光开关4、1×N光开关7、偏振控制器5相联；计算机17采用电学接口与试验箱1、光功率计12、回损仪8相联。计算机17通过控制器14控制光开关3、光开关4、光开关7、偏振控制器5的动作，选择来自于激光光源11和激光光源10的不同波长光通过试验样品的各个通道，通过电学接口方式记录光功率计12、回损仪8以及试验箱1的数据。。

Claims (3)

1.一种光电子器件的光学参数检测装置，包括试验箱（1）、偏振控制器（5）、光耦合器（6）、光功率计（12）、光纤（15）、光纤终止器（13），其特征在于：试验箱（1）两旁分别布置一台2×N光开关（3），试验样品（2）通过光纤（15）与两台2×N光开关（3）的端口相连；

还包括2×2光开关（4）、控制器（14）、电路（16），计算机（17）、回损仪（8），以及由波分复用器（9）、宽带光源（10）、1×N光开关（7）、单色波激光光源（11）构成的多波长选择光源；

所述计算机（17）通过电学接口，由电路（16）与试验箱（1）、回损仪（8）和光功率计（12）相联；

所述控制器（14）分别与计算机（17）、2×N光开关（3）、2×2光开关（4）、偏振控制器（5）相联；

所述2×N光开关（3）通过串联的2×2光开关（4）、偏振控制器（5）、光耦合器（6），最终与回损仪(8)相联； 所述光耦合器（6）的一个端口与回损仪（8）相联，另外一个端口与1×N光开关（7）相联；

所述2×2光开关（4）分别与2×N光开关（3）以及偏振控制器（5）和光功率计（12）相联；所述2×N光开关（3）的其中一个端口连接一个光纤终止器(13)。

2.根据权利要求1所述的光电子器件的光学参数检测装置，其特征在于：所述宽带光源（10）与波分复用器（9）相连；波分复用器（9）各通道，以及单色波激光光源（11）分别与1×N光开关（7）相联。

3.根据权利要求1所述的光电子器件的光学参数检测装置，其特征在于：2×N光开关（3）采用若干2×2光开关串联的方式相联。