CN103454067B - 一种测试波导耦合器分光比的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试波导耦合器分光比的方法，将待测M×N型波导耦合器置于调整架上，并调节调整架，使得波导耦合器的输入端和单模光纤对准，输出端位于光斑测试仪接收面的中心；为波导耦合器通光，光斑测试仪扫描波导耦合器的输出端面的光场分布；将扫描得到的光场分布曲线拟合为N个相同形式的函数的和，对这N个函数分别求体积分，其体积分之比为待测波导耦合器的N个输出端的分光比。本发明方法不需要将耦合器输出端进行光纤耦合，测试所用整个装置结构简单，测试方便；且能同时得到波导耦合器输出端各个端口的光强，不存在单独耦合其中一个输出端所带来的耦合误差，所得到的分光比结果更准确。

Description

一种测试波导耦合器分光比的方法

技术领域

本发明涉及光纤陀螺及集成光学等领域，主要涉及一种测试波导耦合器分光比的方法。

背景技术

波导耦合器是平面光波导器件中一个基本的结构单元，具有功率分配、开关、滤波等功能，以它为基础可以构成各种集成光学器件。分光比即波导分支的输出光强之比，是波导耦合器的一个重要参数，其测试方法主要是将波导耦合器输出端用光纤耦合，分别测量输出端的光强计算得到分光比。这种方法的测量结果包含输出端的耦合误差，从而影响分光比的准确测量。为了实现更精确的分光比测试，需更准确的测试方法。

发明内容

本发明针对现有测量波导耦合器分光比技术存在的问题，提出一种新的测试波导耦合器分光比的方法，实现更精确的波导耦合器分光比测试。该方法适用于输出端处于同侧的M×N(例如1×2、2×2或1×3等)型波导耦合器。

本发明提供的测试波导耦合器分光比的方法，实现方案为：

首先，搭建测试装置；测试装置包括：光源、光纤夹持器、光斑测试仪、调整架、体式显微镜及待测M×N型波导耦合器；光纤夹持器和待测波导耦合器分别置于两个调整架上，单模光纤通过光纤夹持器固定在调整架上；单模光纤的一端连接可见光光源，另一端靠近待测波导耦合器的输入端；调整波导耦合器的输出端位于光斑测试仪接收面的中心；体式显微镜用于观察单模光纤与波导耦合器的对准情况；

打开可见光光源，在体式显微镜的辅助下调节调整架使单模光纤将光耦合进入波导中，此时可看到波导通光；

更换所需波长的光源接入单模光纤，观察光斑测试仪扫描得到的波导耦合器输出端的光场分布，精调调整架使光斑测试仪接收到的光强最大；

最后，将光斑测试仪扫描得到的光场分布曲线拟合为N个相同形式函数的和，对这N个函数分别求体积分，则这N个函数的体积分之比就是待测波导耦合器的N个输出端的分光比。

本发明的优点与积极效果在于：（1）本发明测试方法不需要将耦合器输出端进行光纤耦合，测试所用整个装置结构简单，测试方便；（2）本发明测试方法能同时得到波导耦合器输出端各个端口的光强，不存在单独耦合其中一个输出端所带来的耦合误差，所得到的分光比结果更准确，同时提高了测量效率。

附图说明

图1是本发明提供的测试波导耦合器分光比的方法的流程图；

图2是本发明测试平台的结构示意图；

图3是本发明实施例中获得的光场分布图；

图4是图3中左下图的放大图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明方法适用于输出端处于同侧的M×N型波导耦合器，例如1×2、2×2或1×3型等，M为输入端口个数，N为输出端口个数。本发明实施例以2×2型的波导耦合器为例进行说明，光斑测试仪采用Beamscan，可见光光源采用红光光源，所需波长的光源采用1550nm的光源，采用高斯型函数对测试得到的光场分布曲线进行拟合。

本发明提供的测试波导耦合器分光比的方法，流程图如图1所示，所采用的测试装置如图2所示，结合图1和图2说明本发明方法。

首先，搭建测试装置。

如图2所示，为波导耦合器分光比的测试装置。测试装置包括光源、光纤夹持器、2×2型波导耦合器、Beamscan、调整架及体式显微镜。光纤夹持器和待测波导耦合器分别置于两个调整架上，单模光纤通过光纤夹持器固定在调整架上，一端连接光源，另一端需与波导耦合器的输入端面对准，体式显微镜用于观察单模光纤与波导耦合器的对准情况。

如图2所示，调整波导耦合器的输出端位于光斑测试仪Beamscan的接收面的中心。

然后，将红光光源接入单模光纤，在体式显微镜的辅助下调节调整架使单模光纤与波导对准，此时可看到波导通光；更换1550nm的光源接入单模光纤，观察Beamscan扫描得到的波导耦合器输出端的光场分布，精调调整架使Beamscan接收到的光强最大。

实现单模光纤与待测波导耦合器粗略对准的具体实施方式为：将红光光源接入单模光纤，调整波导输入端一侧的五维调整架，使固定在调整架上的单模光纤将光耦合进入波导中。调整过程中首先通过体式显微镜观察进行光纤与波导的粗对准。当在暗室中可以观察到红光沿波导导通时，即已经完成光纤与波导的粗对准，再进行细微调整，分别微调五维调整架的各个维度，使进入波导内的光强在肉眼观察情况下尽可能大。

将光源更换为1550nm的光源，观察Beamscan扫描得到的波导耦合器输出端的光场分布，精调调整架使Beamscan接收到的光强最大。

通过Beamscan扫描获得的光场分布图如图3和图4所示。图3左上的二维光场分布图为波导耦合器两个输出端口连线的垂线方向的光场扫描曲线，图3的左下图和图4显示的是沿波导耦合器两个输出端口连线方向的光场扫描曲线，可以表达出待测波导耦合器两个输出端的光场叠加。图3的右图则显示了根据两个方向的二维光场分布图得到的三维光场分布图。图4的横坐标表示测试得到的光场的大小，单位为微米；纵坐标表示相对光强。

最后，将扫描得到的光场分布曲线，例如图4拟合为2个高斯型函数的和，将这2个高斯型函数分别求体积分，则两个高斯型函数的体积分之比即为待测2×2型波导耦合器的2个输出端的分光比。

本发明实施例中，将单模光纤与待测波导耦合器的输入端粗略对准中，使用的可见光光源为红光，也可以采用其它波段的可见光。

在为波导耦合器通光，利用光斑测试仪扫描光场分布时，所需波长的光源是指待测器件工作波长相应的光源，本发明实施例中采用的是1550nm的光源。

本发明实施例中采用高斯型函数拟合光场分布曲线，也可以采用其它形式的函数进行拟合，例如洛伦兹型、贝塞尔型、多项式等等，但要求N个函数必须是相同形式的。

Claims (1)

1.一种测试波导耦合器分光比的方法，用于测试输出端处于同侧的M×N型波导耦合器，M为输入端个数，N为输出端个数，其特征在于，该方法的实现步骤为：

首先，搭建测试装置；测试装置包括：光源、光纤夹持器、光斑测试仪、调整架、体式显微镜及待测波导耦合器；光纤夹持器和波导耦合器分别置于两个调整架上，单模光纤通过光纤夹持器固定在调整架上；单模光纤的一端连接可见光光源，另一端靠近波导耦合器的输入端面；调整波导耦合器的输出端位于光斑测试仪接收面的中心；体式显微镜用于观察单模光纤与波导耦合器的对准情况；

打开可见光光源，在体式显微镜的辅助下调节调整架，使单模光纤将光耦合进入波导中；

然后，更换所需波长的光源接入单模光纤，观察光斑测试仪扫描得到的波导耦合器输出端的光场分布，精调调整架使光斑测试仪接收到的光强最大；

最后，将光斑测试仪扫描得到的光场分布曲线拟合为N个相同形式函数的和，对得到的N个函数分别求体积分，则所述N个函数的体积分之比就是待测波导耦合器的N个输出端的分光比。