CN105874314B - 光波导群速度延时测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种光波导群速度延时测量装置及方法。该装置包括：第一主波导(21)，用于输入和输出第一光信号；第一待测试波导(22)，用于耦合第一光信号生成第二光信号，并传输第二光信号、第二布拉格光栅(24)反射的光信号和第一布拉格光栅(23)反射的光信号；设置在第一待测试波导(22)的第一端的第一布拉格光栅(23)，用于对第二布拉格光栅(24)反射的光信号进行全反射；设置在第一待测试波导(22)的第二端的第二布拉格光栅(24)，用于对第二光信号和第一布拉格光栅(23)反射的光信号进行部分透射和部分反射；第一光电探测器(25)，用于接收对应的第一待测试波导(22)的第二布拉格光栅(24)透射的光信号。上述光波导群速度延时测量装置及方法，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光波导群速度延时测量装置及方法。
背景技术
自第一台激光器问世以后，人类的通信发生了深刻的变革。光作为信息的载体，以其高速、稳定的特性，使人们的沟通变得及时而便捷。硅光由于其与电路工艺的兼容而备受关注，人们期望集成光学能在硅基上走过和电学同样的道路。
在硅光芯片中，光波的群折射率由三个主要的因素决定，即：晶圆厚度、波导宽度以及温度。其中，晶圆厚度和波导宽度的变化在实际的工艺制作中是随机变化的，使得光波的群折射率发生改变，由此带来光波在光波导中群传播速度的变化，从而使得在接收端出现光的延时现象。
在实际的通信系统中，对光波的延时有着严格的要求。例如，在100Gbit/s相干系统中，所能容纳的最大延时是4ps，对于一个大的光器件例如开关矩阵，光波所走过的路径往往在10厘米以上，因此小于4ps的延时是一个较高的要求。这就使得我们必须要慎重对待硅光波导中群速度延迟的问题，对硅光波导群速度延时的测量显得必须而迫切。
图1为现有的光波导群速度延时测量装置的结构示意图。如图1所示，该装置基于马赫曾德干涉仪，包括：输入波导11、第一Y形分束器12、第一待测试臂13、第二待测试臂14、第二Y形分束器15和输出波导16，其中第一待测试臂13和第二待测试臂14为待测试的波导，且两待测试波导在设计上具有相同的长度和群折射率。光由输入波导11输入，经第一Y形分束器12后分为功率相等且相位相等的两束光，两束光分别在两待测试波导的中传输，如果工艺导致两待测试波导的群折射率出现差异，则使得原本功率相等且相位相等的两束光累积不同的相位，具有了相位差的两束光经第二Y形分束器15后合为一束光，由输出波导16输出。通过观测输出波导16输出的光的干涉谱的变化，可以确定两待测试波导群折射率的差异，进而确定两待测试波导对群速度的延时。另外，由于在光器件例如开关阵列中，光所走过的光波导路径往往在10厘米以上，因此为模拟光实际的传播长度，两待测试波导的长度均为7.5厘米，长度之和为15厘米。
但现有技术存在如下缺陷：两待测试波导的长度之和与影响群折射率的晶圆厚度和波导宽度的变化相比，是一个很大的数字，而晶圆厚度和波导宽度在实际的工艺制作中是随机变化的，因此在一个大的样本范围里，晶圆厚度和波导宽度变化的均值趋近于0，即光波导群折射率变化的均值趋近于0，导致无法测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较大。
发明内容
本发明提供一种光波导群速度延时测量装置及方法，用以解决现有技术中存在的由于两待测试波导的长度之和过长，导致无法测试光器件群速度的延时，以及占用芯片的面积较大的问题。
第一方面，本发明提供了一种光波导群速度延时测量装置，包括：第一主波导、至少两个结构相同且宽度与所述第一主波导不同的第一待测试波导、设置在所述第一待测试波导的第一端的第一布拉格光栅、设置在所述第一待测试波导的第二端的第二布拉格光栅和数量与所述第一待测试波导的数量相同的第一光电探测器，其中：
所述第一主波导，用于输入和输出第一光信号；
所述第一待测试波导，用于耦合所述第一光信号生成第二光信号，并传输所述第二光信号、所述第二布拉格光栅反射的光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号；
所述第一布拉格光栅，用于对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第二布拉格光栅，用于对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
所述第一光电探测器，用于接收对应的所述第一待测试波导的所述第二布拉格光栅透射的光信号。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第二布拉格光栅具体用于：
对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第一主波导为直波导。
根据第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第一待测试波导为直波导。
根据第一方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第一待测试波导与所述第一主波导平行。
根据第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，任意两个所述第一待测试波导与所述第一主波导之间的距离相等。
第二方面，本发明提供了一种光波导群速度延时测量装置，包括：第二主波导、分束器、两个结构相同且群折射率相同的第三主波导、耦合器、第四主波导、至少一个待测试波导单元和数量与所述待测试波导单元的数量相同的第二光电探测器，所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与所述第三主波导不同的第二待测试波导、宽度与所述第二待测试波导相同的中间波导、设置在所述第二待测试波导的第一端的第三布拉格光栅和设置在所述第二待测试波导的第二端的第四布拉格光栅，其中：
所述第二主波导，用于输入第三光信号；
所述分束器，用于将所述第二主波导输出的所述第三光信号分为两路相位相同且功率相同的第四光信号；
所述第三主波导，用于输入和输出所述分束器输出的所述第四光信号；
所述耦合器，用于将两个所述第三主波导输出的两路所述第四光信号合为第五光信号；
所述第四主波导，用于输出所述耦合器输出的所述第五光信号；
所述第二待测试波导，用于耦合对应的所述第三主波导中的所述第四光信号生成第六光信号，并传输所述第六光信号、所述第四布拉格光栅反射的光信号和所述第三布拉格光栅反射的光信号；
所述第三布拉格光栅，用于对所述第四布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第四布拉格光栅，用于对所述第六光信号和所述第三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
所述中间波导，用于输入和输出同一所述待测试波导单元中的两个所述第二待测试波导的所述第四布拉格光栅透射的光信号；
所述第二光电探测器，用于接收对应的所述待测试波导单元中的所述中间波导输出的光信号。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述第四布拉格光栅具体用于：
对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
根据第二方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述第三主波导为直波导。
根据第二方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述两个所述第三主波导互相平行。
根据第二方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述第二待测试波导为弯曲波导。
根据第二方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述第二待测试波导的所述第一端和所述第二端分别与所述第三主波导平行。
根据第二方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述中间波导为直波导。
根据第二方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述中间波导与所述第三主波导平行。
根据第二方面的第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，同一所述待测试波导单元中的两个所述第二待测试波导与对应的所述第三主波导之间的距离相等。
根据第二方面的第八种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，同一所述待测试波导单元中的两个所述第二待测试波导与对应的所述中间波导之间的距离相等。
第三方面，本发明提供了一种光波导群速度延时测量方法，包括：第一主波导输入和输出第一光信号；
第一待测试波导耦合所述第一光信号生成第二光信号，并传输所述第二光信号、第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光栅反射的光信号；
所述第一布拉格光栅对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第二布拉格光栅对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
第一光电探测器接收对应的所述第一待测试波导的所述第二布拉格光栅透射的光信号；
其中：
所述第一待测试波导为至少两个，且所述至少两个所述第一待测试波导结构相同且宽度与所述第一主波导不同；
所述第一布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第一端；
所述第二布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第二端；
所述第一光电探测器的数量与所述第一待测试波导的数量相同。
在第三方面的第一种可能的实现方式中，所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射，具体为：
所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
第四方面，本发明提供了一种光波导群速度延时测量方法，包括：第二主波导输入第三光信号；
分束器将所述第二主波导输出的所述第三光信号分为两路相位相同且功率相同的第四光信号；
第三主波导输入和输出所述分束器输出的所述第四光信号；
耦合器将两个所述第三主波导输出的两路所述第四光信号合为第五光信号；
第四主波导输出所述耦合器输出的所述第五光信号；
第二待测试波导耦合对应的所述第三主波导中的所述第四光信号生成第六光信号，并传输所述第六光信号、第四布拉格光栅反射的光信号和第三布拉格光栅反射的光信号；
所述第三布拉格光栅对所述第四布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第四布拉格光栅对所述第六光信号和所述第三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的两个所述第二待测试波导的所述第四布拉格光栅透射的光信号；
第二光电探测器接收对应的所述待测试波导单元中的所述中间波导输出的光信号；
其中：
所述第三主波导为两个，且所述两个所述第三主波导结构相同且群折射率相同；
所述待测试波导单元为至少一个，且所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与所述第三主波导不同的所述第二待测试波导、宽度与所述第二待测试波导相同的所述中间波导、设置在所述第二待测试波导的第一端的所述第三布拉格光栅和设置在所述第二待测试波导的第二端的所述第四布拉格光栅；
所述第二光电探测器的数量与所述待测试波导单元的数量相同。
在第四方面的第一种可能的实现方式中，所述第四布拉格光栅对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射，具体为：
所述第四布拉格光栅对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
本发明提供的光波导群速度延时测量装置及方法，采用两端分别设置有全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格光栅的波导作为待测试波导，光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中经多次往返传输后输出，采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的传播长度，且待测试波导群折射率的差异通过光的往返传输被放大，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的光波导群速度延时测量装置的结构示意图；
图2为本发明提供的光波导群速度延时测量装置一个实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的光波导群速度延时测量装置又一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的光波导群速度延时测量方法一个实施例的流程示意图；
图5为本发明提供的光波导群速度延时测量方法又一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明提供的光波导群速度延时测量装置一个实施例的结构示意图。如图2所示，该装置具体可以包括：第一主波导21、至少两个结构相同且宽度与第一主波导不同的第一待测试波导22、设置在第一待测试波导的第一端的第一布拉格光栅23、设置在第一待测试波导的第二端的第二布拉格光栅24和数量与第一待测试波导的数量相同的第一光电探测器25，其中：
第一主波导21，用于输入和输出第一光信号。
第一待测试波导22，用于耦合第一光信号生成第二光信号，并传输第二光信号、第二布拉格光栅24反射的光信号和第一布拉格光栅23反射的光信号。
第一布拉格光栅23，用于对第二布拉格光栅24反射的光信号进行全反射。
第二布拉格光栅24，用于对第二光信号和第一布拉格光栅23反射的光信号进行部分透射和部分反射。
第一光电探测器25，用于接收对应的第一待测试波导的第二布拉格光栅透射的光信号。
具体的，本实施例描述了一种通过待测试波导的自相互干涉实现光波导群速度延时测量的装置。
本实施例的光波导群速度延时测量装置的工作原理如下：
第一主波导21作为外围波导，输入和输出第一光信号，为整个装置提供光信号的输入和输出。第一光信号在第一主波导21中传输，当遇到第一待测试波导22的第一端时发生耦合，第一待测试波导22的第一端到第二端的延伸方向与第一光信号在第一主波导21中的传输方向相反或成钝角。光信号从第一主波导21中耦合进第一待测试波导22中，且由于第一待测试波导22的宽度与第一主波导21的宽度不同，因此这种耦合为反向耦合，即第一待测试波导22激发的第二光信号从第一待测试波导22的第一端向第二端传输，第二光信号的功率可通过调整第一待测试波导22与第一主波导21的间隔或刻蚀在第一待测试波导22的第一端的第一布拉格光栅23的刻蚀深度获得，刻蚀在第一待测试波导22的第二端的第二布拉格光栅24对第二光信号进行部分透射和部分反射，例如5％的透射和95％的反射。被第二布拉格光栅24部分反射的光信号从第一待测试波导22的第二端向第一端传输，刻蚀在第一待测试波导22的第一端的第一布拉格光栅23对被第二光信号部分反射的光信号进行全反射，即100％的反射。被第一布拉格光栅23全反射的光信号从第一待测试波导22的第一端向第二端传输，刻蚀在第一待测试波导22的第二端的第二布拉格光栅24对被第一布拉格光栅23全反射的光信号进行部分透射和部分反射。如此往复，第一待测试波导22较小的群折射率的变化通过光信号的往返传输被放大。第二布拉格光栅24透射的光信号被第一光电探测器25接收，以形成干涉谱。用户通过观测任意两个待测试波导分别对应的干涉谱的变化，可以确定这两个待测试波导群折射率的差异，进而确定这两个待测试波导对群速度的延时，即采用此类波导的光器件对群速度的延时。
其中，第一主波导21具体可以为直波导或弯曲波导，第一待测试波导22具体可以为直波导或弯曲波导。若第一主波导21和第一待测试波导22均为直波导，则第一待测试波导22可以与第一主波导21平行设置，且任意两个第一待测试波导22可以设置为与第一主波导21之间的距离相等。
本实施例提供的光波导群速度延时测量装置，采用两端分别设置有全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格光栅的波导作为待测试波导，光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中经多次往返传输后输出，采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的传播长度，且待测试波导群折射率的差异通过光的往返传输被放大，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
图3为本发明提供的光波导群速度延时测量装置又一个实施例的结构示意图。如图3所示，该装置具体可以包括：第二主波导31、分束器32、两个结构相同且群折射率相同的第三主波导33、耦合器34、第四主波导35、至少一个待测试波导单元36和数量与待测试波导单元36的数量相同的第二光电探测器37，待测试波导单元36包括两个结构相同且宽度与第三主波导33不同的第二待测试波导38、宽度与第二待测试波导38相同的中间波导39、设置在第二待测试波导38的第一端的第三布拉格光栅40和设置在第二待测试波导38的第二端的第四布拉格光栅41，其中：
第二主波导31，用于输入第三光信号。
分束器32，用于将第二主波导31输出的第三光信号分为两路相位相同且功率相同的第四光信号。
第三主波导33，用于输入和输出分束器32输出的第四光信号。
耦合器34，用于将两个第三主波导33输出的两路第四光信号合为第五光信号。
第四主波导35，用于输出耦合器34输出的第五光信号。
第二待测试波导38，用于耦合对应的第三主波导33中的第四光信号生成第六光信号，并传输第六光信号、第四布拉格光栅41反射的光信号和第三布拉格光栅40反射的光信号。
第三布拉格光栅40，用于对第四布拉格光栅41反射的光信号进行全反射。
第四布拉格光栅41，用于对第六光信号和第三布拉格光栅40反射的光信号进行部分透射和部分反射。
中间波导39，用于输入和输出同一待测试波导单元36中的两个第二待测试波导38的第四布拉格光栅41透射的光信号。
第二光电探测器37，用于接收对应的待测试波导单元36中的中间波导39输出的光信号。
具体的，本实施例描述了一种通过两个待测试波导的相互干涉实现光波导群速度延时测量的装置。
本实施例的光波导群速度延时测量装置的工作原理如下：
第二主波导31、分束器32、两个结构相同且群折射率相同的第三主波导33、耦合器34和第四主波导35一起作为外围波导，为整个装置提供光信号的输入和输出。其中，第三光信号由第二主波导31输入，经分束器32后分为两路相位相同且功率相同的第四光信号，两路第四光信号分别沿对应的第三主波导33传输，经耦合器34后合为第五光信号。第四光信号在对应的第三主波导33中传输，当遇到第二待测试波导38的第一端时发生耦合，第二待测试波导38的第一端到第二端的延伸方向与第四光信号在第三主波导33中的传输方向相反或成钝角。光信号从第三主波导33中耦合进第二待测试波导38中，且由于第二待测试波导38的宽度与第三主波导33的宽度不同，因此这种耦合为反向耦合，即第二待测试波导38激发的第六光信号从第二待测试波导38的第一端向第二端传输，第六光信号的功率可通过调整第二待测试波导38与第三主波导33的间隔或刻蚀在第二待测试波导38的第一端的第三布拉格光栅40的刻蚀深度获得，刻蚀在第二待测试波导38的第二端的第四布拉格光栅41对第六光信号进行部分透射和部分反射，例如5％的透射和95％的反射。被第四布拉格光栅41部分反射的光信号从第二待测试波导38的第二端向第一端传输，刻蚀在第二待测试波导38的第一端的第三布拉格光栅40对被第四布拉格光栅41部分反射的光信号进行全反射，即100％的反射。被第三布拉格光栅40全反射的光信号从第二待测试波导38的第一端向第二端传输，刻蚀在第二待测试波导38的第二端的第四布拉格光栅41对被第三布拉格光栅40全反射的光信号进行部分透射和部分反射。如此往复，第二待测试波导38较小的群折射率的变化通过光信号的往返传输被放大。位于同一待测试波导单元36中的两个第二待测试波导38的第四布拉格光栅41透射的两路光信号在中间波导39中发生干涉，中间波导39输出的光信号被第二光电探测器37接收，以形成干涉谱。用户通过观测与待测试波导单元36对应的干涉谱的变化，可以确定该待测试波导单元36中两个待测试波导群折射率的差异，进而确定这两个待测试波导对群速度的延时，即采用此类波导的光器件对群速度的延时。
其中，两个第三主波导33具体可以为直波导或弯曲波导。若两个第三主波导33均为直波导，则这两个第三主波导33可以互相平行设置。第二待测试波导38具体可以为直波导或弯曲波导。若第二待测试波导38为弯曲波导，则第二待测试波导38的第一端和第二端可以分别与第三主波导33平行设置。中间波导39具体可以为直波导或弯曲波导。若中间波导39为直波导，且两个第三主波导33也为直波导，则中间波导39可以与第三主波导33平行设置。同一待测试波导单元36中的两个第二待测试波导38可以设置为与对应的第三主波导33之间的距离相等，同时还可以设置为与对应的中间波导39之间的距离相等。
本实施例提供的光波导群速度延时测量装置，采用两端分别设置有全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格光栅的波导作为待测试波导，光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中经多次往返传输后输出，采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的传播长度，且待测试波导群折射率的差异通过光的往返传输被放大，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
图4为本发明提供的光波导群速度延时测量方法一个实施例的流程示意图。如图4所示，该方法可以由图2所示实施例的光波导群速度延时测量装置来实现，该方法具体可以包括：
S401，第一主波导输入和输出第一光信号。
S402，第一待测试波导耦合第一光信号生成第二光信号，并传输第二光信号、第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光栅反射的光信号。
S403，第一布拉格光栅对第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射。
S404，第二布拉格光栅对第二光信号和第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射。
具体的，第二布拉格光栅可以对第一布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
S405，第一光电探测器接收对应的第一待测试波导的第二布拉格光栅透射的光信号。
其中，第一待测试波导为至少两个，且至少两个第一待测试波导结构相同且宽度与第一主波导不同；第一布拉格光栅设置在第一待测试波导的第一端；第二布拉格光栅设置在第一待测试波导的第二端；第一光电探测器的数量与第一待测试波导的数量相同。
具体的，各步骤的具体实现过程可以参见图2所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
本实施例提供的光波导群速度延时测量方法，采用两端分别设置有全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格光栅的波导作为待测试波导，光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中经多次往返传输后输出，采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的传播长度，且待测试波导群折射率的差异通过光的往返传输被放大，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
图5为本发明提供的光波导群速度延时测量方法又一个实施例的流程示意图。如图5所示，该方法可以由图3所示实施例的光波导群速度延时测量装置来实现，该方法具体可以包括：
S501，第二主波导输入第三光信号。
S502，分束器将第二主波导输出的第三光信号分为两路相位相同且功率相同的第四光信号。
S503，第三主波导输入和输出分束器输出的第四光信号。
S504，耦合器将两个第三主波导输出的两路第四光信号合为第五光信号。
S505，第四主波导输出耦合器输出的第五光信号。
S506，第二待测试波导耦合对应的第三主波导中的第四光信号生成第六光信号，并传输第六光信号、第四布拉格光栅反射的光信号和第三布拉格光栅反射的光信号。
S507，第三布拉格光栅对第四布拉格光栅反射的光信号进行全反射。
S508，第四布拉格光栅对第六光信号和第三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射。
具体的，第四布拉格光栅可以对第三布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射
S509，中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的两个第二待测试波导的第四布拉格光栅透射的光信号。
S510，第二光电探测器接收对应的待测试波导单元中的中间波导输出的光信号。
其中，第三主波导为两个，且两个第三主波导结构相同且群折射率相同；待测试波导单元为至少一个，且待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与第三主波导不同的第二待测试波导、宽度与第二待测试波导相同的中间波导、设置在第二待测试波导的第一端的第三布拉格光栅和设置在第二待测试波导的第二端的第四布拉格光栅；第二光电探测器的数量与待测试波导单元的数量相同。
具体的，各步骤的具体实现过程可以参见图3所示实施例中的相关描述，此处不再赘述。
本实施例提供的光波导群速度延时测量方法，采用两端分别设置有全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格光栅的波导作为待测试波导，光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中经多次往返传输后输出，采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的传播长度，且待测试波导群折射率的差异通过光的往返传输被放大，方便测试光器件群速度的延时，且占用芯片的面积较小。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种光波导群速度延时测量装置，其特征在于，包括：第一主波导、至少两个结构相同且宽度与所述第一主波导不同的第一待测试波导、设置在所述第一待测试波导的第一端的第一布拉格光栅、设置在所述第一待测试波导的第二端的第二布拉格光栅和数量与所述第一待测试波导的数量相同的第一光电探测器，其中：
所述第一主波导，用于输入和输出第一光信号；
所述第一待测试波导，用于耦合所述第一光信号生成第二光信号，并传输所述第二光信号、所述第二布拉格光栅反射的光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号；
所述第一布拉格光栅，用于对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第二布拉格光栅，用于对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
所述第一光电探测器，用于接收对应的所述第一待测试波导的所述第二布拉格光栅透射的光信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二布拉格光栅具体用于：
对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一主波导为直波导。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一待测试波导为直波导。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一待测试波导与所述第一主波导平行。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，任意两个所述第一待测试波导与所述第一主波导之间的距离相等。
7.一种光波导群速度延时测量装置，其特征在于，包括：主波导A、分束器、两个结构相同且群折射率相同的主波导B、耦合器、主波导C、至少一个待测试波导单元和数量与所述待测试波导单元的数量相同的光电探测器
A，所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与所述主波导B不同的待测试波导A、宽度与所述待测试波导A相同的中间波导、设置在所述待测试波导A的第一端的布拉格光栅A和设置在所述待测试波导A的第二端的布拉格光栅B，其中：
所述主波导A，用于输入光信号A；
所述分束器，用于将所述主波导A输出的所述光信号A分为两路相位相同且功率相同的光信号B；
所述主波导B，用于输入和输出所述分束器输出的所述光信号B；
所述耦合器，用于将两个所述主波导B输出的两路所述光信号B合为光信号C；
所述主波导C，用于输出所述耦合器输出的所述光信号C；
所述待测试波导A，用于耦合对应的所述主波导B中的所述光信号B生成光信号D，并传输所述光信号D、所述布拉格光栅B反射的光信号和所述布拉格光栅A反射的光信号；
所述布拉格光栅A，用于对所述布拉格光栅B反射的光信号进行全反射；
所述布拉格光栅B，用于对所述光信号D和所述布拉格光栅A反射的光信号进行部分透射和部分反射；
所述中间波导，用于输入和输出同一所述待测试波导单元中的两个所述待测试波导A的所述布拉格光栅B透射的光信号；
所述光电探测器A，用于接收对应的所述待测试波导单元中的所述中间波导输出的光信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述布拉格光栅B具体用于：
对所述布拉格光栅A反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述主波导B为直波导。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述两个所述主波导B互相平行。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述待测试波导A为弯曲波导。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述待测试波导A的所述第一端和所述第二端分别与所述主波导B平行。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述中间波导为直波导。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述中间波导与所述主波导B平行。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，同一所述待测试波导单元中的两个所述待测试波导A与对应的所述主波导B之间的距离相等。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，同一所述待测试波导单元中的两个所述待测试波导A与对应的所述中间波导之间的距离相等。
17.一种光波导群速度延时测量方法，其特征在于，包括：
第一主波导输入和输出第一光信号；
第一待测试波导耦合所述第一光信号生成第二光信号，并传输所述第二光信号、第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光栅反射的光信号；
所述第一布拉格光栅对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射；
所述第二布拉格光栅对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射；
第一光电探测器接收对应的所述第一待测试波导的所述第二布拉格光栅透射的光信号；
其中：
所述第一待测试波导为至少两个，且所述至少两个所述第一待测试波导结构相同且宽度与所述第一主波导不同；
所述第一布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第一端；
所述第二布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第二端；
所述第一光电探测器的数量与所述第一待测试波导的数量相同。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射，具体为：
所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
19.一种光波导群速度延时测量方法，其特征在于，包括：
主波导A输入光信号A；
分束器将所述主波导A输出的所述光信号A分为两路相位相同且功率相同的光信号B；
主波导B输入和输出所述分束器输出的所述光信号B；
耦合器将两个所述主波导B输出的两路所述光信号B合为光信号C；
主波导C输出所述耦合器输出的所述光信号C；
待测试波导A耦合对应的所述主波导B中的所述光信号B生成光信号D，并传输所述光信号D、布拉格光栅B反射的光信号和布拉格光栅A反射的光信号；
所述布拉格光栅A对所述布拉格光栅B反射的光信号进行全反射；
所述布拉格光栅B对所述光信号D和所述布拉格光栅A反射的光信号进行部分透射和部分反射；
中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的两个所述待测试波导A的所述布拉格光栅B透射的光信号；
光电探测器A接收对应的所述待测试波导单元中的所述中间波导输出的光信号；
其中：
所述主波导B为两个，且所述两个所述主波导B结构相同且群折射率相同；
所述待测试波导单元为至少一个，且所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与所述主波导B不同的所述待测试波导A、宽度与所述待测试波导A相同的所述中间波导、设置在所述待测试波导A的第一端的所述布拉格光栅A和设置在所述待测试波导A的第二端的所述布拉格光栅B；
所述光电探测器A的数量与所述待测试波导单元的数量相同。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述布拉格光栅B对所述布拉格光栅A反射的光信号进行部分透射和部分反射，具体为：
所述布拉格光栅B对所述布拉格光栅A反射的光信号进行5％的透射和95％的反射。
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Denomination of invention: Device and method for measuring the velocity delay of optical wave guide group Granted publication date: 20181207 Pledgee: Anhui Suixi rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: Huaibei Shanda Intellectual Property Operation Co.,Ltd. Registration number: Y2024980007343 |
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