CN107677454B - 一种光芯片自动耦合测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试系统及方法，属于光器件领域，具体是涉及一种光芯片自动耦合测试系统及方法。本发明采用的光功率计为多通道设备，结合光矩阵切换光路功能时分复用一套测试设备，支持4‑8台工位的光芯片自动耦合及测试，优化了测试设备使用效率，节约设备及人工成本，实现光芯片的自动化耦合及自动化测试。

Description

一种光芯片自动耦合测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种测试系统及方法，属于光器件领域，具体是涉及一种光芯片自动耦合测试系统及方法。

背景技术

在光芯片领域，芯片耦合封装问题是光子芯片实用化过程中的关键问题，芯片性能的测试也是至关重要的一步骤，现有的耦合测试系统是将光芯片的输入输出端光纤置于显微镜下靠人工手工移动微调架转轴进行调光，并依靠对输出光的光功率进行监控，再反馈到微调架端进行调试。芯片测试则是将测试设备按照一定的方式串联连接在一起，形成一个测试站。具体的，所有的测试设备通过光纤，设备连接线等连接成一个测试站。例如将VOA光芯片的发射端通过光纤连接到光功率计，就可以测试光芯片的发端光功率。将光芯片的发射端通过光线连接到光谱仪，就可以测试光芯片的光谱等。

在上述耦合系统中，靠手工调整光纤存在对操作工技能要求高，工作效率低下，重复劳动时间长的弊端。

在上述测试系统中，所有测试设备都被一个测试站占用，无法实现设备的共享，现有技术的这种方式效率较低、成本较高、灵活性不佳。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种光芯片自动耦合测试系统及方法。该系统及方法采用的光功率计为多通道设备，结合光矩阵切换光路功能时分复用一套测试设备，支持4-8台工位的光芯片自动耦合及测试，优化了测试设备使用效率，节约设备及人工成本，实现光芯片的自动化耦合及自动化测试。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种光芯片自动耦合测试系统，包括：

自动耦合台，用于将光芯片的输入端和输出端分别耦合至光矩阵；

测试设备，通过光矩阵连接所述自动耦合台输入端，用于向光芯片提供测试光；

测试站，通过光矩阵连接所述自动耦合台输出端，用于根据接收到的光进行测试；

服务器，用于控制所述光矩阵从而将测试光源经选定的光芯片耦合至测试设备中。

优选的，上述的一种光芯片自动耦合测试系统，所述测试设备包括：可调激光器TLS，偏振控制器，ASE光源；所述ASE光源输出端通过1*N路耦合器连接自动耦合台。

优选的，上述的一种光芯片自动耦合测试系统，所述自动耦合台包含输入端、输出端与中间轴三部分，其中输入端与输出端是X、Y、Z三维电传式自动反馈微调架。

优选的，上述的一种光芯片自动耦合测试系统，还包括：PD光电二极管，连接光矩阵和测试站，用于实时测量和自动耦合台输出端相连的光矩阵输出光功率。

优选的，上述的一种光芯片自动耦合测试系统，所述光芯片包括AWG芯片、VOA芯片、、PLC芯片、Y波导中的一种或多种。

一种利用上述任一系统进行光芯片自动耦合测试的方法，包括：

芯片耦合步骤，用于通过芯片耦合台将光芯片的输入端和输出端分别耦合至光矩阵；

测试准备步骤，服务器根据测试请求，进行测试设备调度分配，通过控制所述光矩阵从而将测试光源经选定的光芯片耦合至测试设备中；

测试输出步骤，测试站接收测试结果进行本地显示及写入数据库。

优选的，上述的一种进行光芯片自动耦合测试的方法，测试输出步骤包括：

偏振校准子步骤，用于在指标测试之前扫描偏振控制器及光功率计，得到TE模态下与TM模态下偏振控制器测试参数；其中，在该子步骤中，将光芯片替换为偏振片。

优选的，上述的一种进行光芯片自动耦合测试的方法，测试输出步骤包括：

存光准备子步骤，用于在指标测试之前得到系统环路测试光功率，多次存光则对应不同偏振态、不同波长范围；其中，在该子步骤中，替代光芯片为光纤直接连接。

优选的，上述的一种进行光芯片自动耦合测试的方法，测试输出步骤中包括：

同步调整子步骤，用于在指标测试之前同步可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，具体为：可调激光器Trigger输出端与偏振控制器Trigger输出端接入2*1Trigger信号盒输入端，信号盒输出端接入多通道光功率计Trigger输入端。

优选的，上述的一种进行光芯片自动耦合测试的方法，在偏振态校准时，信号盒连接偏振控制器与光功率计；在存光及指标测试时，信号盒连接可调激光器与光功率计。

因此，本发明具有如下优点：本发明的光芯片自动耦合测试系统通过将光芯片置于自动耦合台，并通过测试站控制耦合台进行自动化耦合，使得光芯片耦合效率变高；通过将测试设备连接到服务器，实现光芯片多工位测试，提高了设备利用率，并具有良好的扩展性。

附图说明

图1是本发明的光芯片自动耦合测试系统框图。

图2是本发明的偏振态校准测试程序流程图。

图3是本发明的存光测试程序流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本发明提供的一种光芯片自动耦合测试系统，其光路如图1所示，该测试系统包括至少一个光芯片、两个光矩阵、自动耦合台、服务器、测试站、及一套测试设备，其中光芯片为大于2的正整数(N)，优选为4。光矩阵为2*N+1个多入1出光开关。测试设备包括可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，所述测试设备通过串口或GPIB接口或网口等通讯接口与连接所述服务器。通过光矩阵的切换，每个通道在程序控制下都可以形成一个独立的测试环路。

测试站包含自动耦合测试客户端程序，其程序流程如下：首先向所述自动耦合台发送耦合请求信息，并且信息包括待耦合芯片的通道号，然后根据自动耦合台返回的相应反馈信息进入自动耦合等待挂起，直到收到自动耦合台的耦合结束信息后向所述服务器发送测试请求信息，以进行光芯片自动指标测试。

所述自动耦合台包含输入端、输出端与中间轴三部分，其中输入端与输出端都是X、Y、Z三维电传式自动反馈微调架，精度可达50nm，满足光芯片耦合精度要求。特别的，为监控调光耦合功率，完成自动化耦合过程，测试站应连接一个PD光电二极管，以实时获取当前光功率。

所述服务器连接所述N个测试站、所述测试设备、所述光矩阵。测试设备包括可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，通过光矩阵的光路切换，每一时刻在程序控制下都可以形成一个独立的测试环路。其光路如图1所示，光源出光包含两个设备，调光过程使用ASE宽光源，以保证光路通过光芯片后总是出光，ASE光源输出端接入1*N路耦合器；测试过程使用可调激光器，以扫描特定功率及特定波长，激光器出光后连接偏振控制器输入端，以得到特定偏振态下光信号；偏振控制器输出端接入1个N*1路光开光；切光过程通过输入端光矩阵，包含N个2*1光开关，以得到特定光源。输入光进入光芯片后由芯片输出端输出进入输出端光矩阵，包含N个2*1路光开关，用于切换输出到多通道光功率计或者PD光电二极管，分别对应测试过程与耦合过程。

所述服务器为完成设备控制及自动测试应包含有自动化耦合测试服务端程序，用于根据所述测试站请求信息分配所述测试设备，并自动切换所述光矩阵进行自动测试。所述服务器连接所述N个测试站、所述测试设备、所述光矩阵。其中N个测试站连接由于非占用式特性采用网口连接方式；测试设备包括可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，物理连接采用GPIB接口、串口或者USB接口；光矩阵连接采取串口。自动化耦合测试服务端程序包含三个功能模块：多工位抢占式通信、设备自动测试、测试指标运算；设备自动测试过程又包含如下三类：偏振态校准、存光及指标测试。其过程详细描述如下：

(1)多工位抢占式通信采用指定长度为N的先入先出式队列，其接收通信指令包含测试项内容、待测光芯片SN、待测光芯片输入端口号、待测光芯片输出端口号；其输出通信指令包含等待超时时间、通信建立反馈、指令执行反馈及详细测试结果。

(2)测试指标运算包括CW(中心波长)、IL(插损)、PDW(偏振相关波长)、PDL(偏振相关损耗)、3dB带宽、20dB带宽、相邻通道插损、非相邻通道插损等。

(3)为得到不同偏振态输入光输入状态光芯片的测试指标，指标测试之前需要先进行偏振态校准及多次存光。偏振态校准过程扫描偏振控制器及光功率计，可得到TE模态下与TM模态下偏振控制器测试参数，校准过程应替代光芯片为偏振片。其测试流程如图2所示。存光过程则是得到系统环路测试光功率，多次存光则对应不同偏振态、不同波长范围，存光过程应替代光芯片为光纤直接连接，其测试流程如图3所示。

(4)设备自动测试过程需同步可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，通过三根BNC信号线发送与接收Trigger信号，其连接如下：可调激光器Trigger输出端与偏振控制器Trigger输出端接入2*1Trigger信号盒输入端，信号盒输出端接入多通道光功率计Trigger输入端。在偏振态校准过程，信号盒连接偏振控制器与光功率计；在存光及指标测试过程，信号盒连接可调激光器与光功率计。

(5)上述测试过程为单独一个通道的光芯片测试流程，该系统最多可以支持N个测试工位抢占式自动耦合与自动测试，由服务端程序来协调实现分时复用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种光芯片自动耦合测试系统，其特征在于，包括：

自动耦合台，用于将光芯片的输入端和输出端分别耦合至光矩阵；

测试设备，通过光矩阵连接所述自动耦合台输入端，用于向光芯片提供测试光；

测试站，通过光矩阵连接所述自动耦合台输出端，用于根据接收到的光进行测试；

服务器，用于控制所述光矩阵从而将测试光源经选定的光芯片耦合至测试设备中；所述测试设备包括：可调激光器TLS，偏振控制器，ASE光源；所述ASE光源输出端通过1*N路耦合器连接自动耦合台；

还包括：PD光电二极管，连接光矩阵和测试站，用于实时测量和自动耦合台输出端相连的光矩阵输出光功率；

所述服务器为完成设备控制及自动测试包含有自动化耦合测试服务端程序，用于根据所述测试站请求信息分配所述测试设备，并自动切换所述光矩阵进行自动测试；所述服务器连接N个测试站、测试设备、光矩阵；

自动化耦合测试服务端程序包含三个功能模块：多工位抢占式通信、设备自动测试、测试指标运算；设备自动测试过程又包含如下三类：偏振态校准、存光及指标测试；

其中，多工位抢占式通信采用指定长度为N的先入先出式队列，其接收通信指令包含测试项内容、待测光芯片SN、待测光芯片输入端口号、待测光芯片输出端口号；其输出通信指令包含等待超时时间、通信建立反馈、指令执行反馈及详细测试结果；

其中，指标测试之前需要先进行偏振态校准及多次存光，偏振态校准过程扫描偏振控制器及光功率计，可得到TE模态下与TM模态下偏振控制器测试参数，校准过程应替代光芯片为偏振片；存光过程则是得到系统环路测试光功率，多次存光则对应不同偏振态、不同波长范围，存光过程应替代光芯片为光纤直接连接；

其中，设备自动测试过程需同步可调激光器、偏振控制器和多通道光功率计，通过三根BNC信号线发送与接收Trigger信号，其连接如下：可调激光器Trigger输出端与偏振控制器Trigger输出端接入2*1Trigger信号盒输入端，信号盒输出端接入多通道光功率计Trigger输入端；在偏振态校准过程，信号盒连接偏振控制器与光功率计；在存光及指标测试过程，信号盒连接可调激光器与光功率计。

2.根据权利要求1所述的一种光芯片自动耦合测试系统，其特征在于，所述自动耦合台包含输入端、输出端与中间轴三部分，其中输入端与输出端是X、Y、Z三维电传式自动反馈微调架。

3.根据权利要求1所述的一种光芯片自动耦合测试系统，其特征在于，所述光芯片包括AWG芯片、VOA芯片、PLC芯片、Y波导中的一种或多种。

4.一种利用上述任一系统进行光芯片自动耦合测试的方法，其特征在于，包括：

芯片耦合步骤，用于通过芯片耦合台将光芯片的输入端和输出端分别耦合至光矩阵；

测试准备步骤，服务器根据测试请求，进行测试设备调度分配，通过控制所述光矩阵从而将测试光源经选定的光芯片耦合至测试设备中；

测试输出步骤，测试站接收测试结果进行本地显示及写入数据库。