CN108982063A - 一种平面光波导器件插入损耗的测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于光电子技术改进领域，提供了一种平面光波导器件插入损耗的测试方法，包括：S1、对输入光纤输出的光强进行测试获取输出光斑光强的积分和输出功率，得到摄像系统获得输出光斑光强的积分正比于光纤输出功率的比例系数；S2、将待测光波导器件接入测量待测光波导器件的输出光斑光强的积分和输出功率，并计算得到待测光波导器件的损耗，待测光波导器件的损耗为‑log[I(x，y)/I0(x，y)]。简化了光波导器件的测试流程，加快了光波导器件的测试速度，大幅度提高了光波导器件测试的效率。

Description

一种平面光波导器件插入损耗的测试方法及装置
技术领域
本发明属于光电子技术改进领域，尤其涉及一种平面光波导器件插入损耗的测试方法。
背景技术
上世纪60年代末，美国科学家S.E.Miller提出了集成光学的概念，其基本思想是在同一块衬底(或基片)的表面制作平面光波导，并以此为基础实现光源、耦合器、滤波器等各种器件的集成化制作。通过这种集成化，实现光学系统的小型化、轻量化、稳定化和高性能化。经过40余年的发展，平面集成光波导技术取得了长足进步，许多基于平面集成光波导技术的产品(如，光功分器，阵列波导光栅，凹面光栅，滤波器等)的设计和制作技术已经趋于成熟，并实现了规模化生产，在光通信、光互连和光传感网络中取得了广泛应用，并开始应用于激光医疗设备。
光波导器件的损耗是一项至关重要的性能指标，光波导器件损耗测试的成本在器件的制作成本中占有很高比例，限制了光波导器件成本的降低。一般来讲，通常用的单模光波导器件的的芯部尺寸都在10微米以下，因此，在光波导器件测试过程中的对准需要专门的精密设备。图1给出了通常使用的光波导损耗测试系统的示意图。将待测光波导器件(1)固定在样品支架(2)上；在待测光波导器件(1)的左侧，设置有固定在左侧六维调节架(8)上的输入光纤(4)，输入光纤(4)的右端面与待测光波导器件(1)左端面贴近，输入光纤(4)的左端连接光源(10)；在待测光波导器件(1)的右侧，设置有固定在右侧六维调节架(9)上的输出光纤(6)，输出光纤(6)的左端面与待测光波导器件(1)的左端面贴近，输出光纤(6)的右端连接光功率计(11)。这种方法通过测试光源(10)的输出功率和光探测器(11)的接收功率之差来计算待测光波导器件(1)的损耗。在光波导器件的损耗测试过程，要调节输入侧六维调节架(8)和输出侧六维调节架(9)，使输入光纤芯部(5)、待测器件波导芯部(3)，以及输出光纤芯部(7)三者对准。这个对准过程需要耗费大量的时间和人力。尽管目前市场上有光波导自动对准系统出售，采用这种光波导自动对准系统在一定程度上加快了对准速度，但光波导器件的测试仍然是限制器件成本和生产效率的一个主要因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面光波导器件插入损耗的测试方法，旨在解决上述的技术问题。
本发明是这样实现的，一种平面光波导器件插入损耗的测试方法，所述测试方法包括以下步骤：
S1、对输入光纤输出的光强进行测试获取输出光斑光强的积分和输出功率，得到摄像系统获得输出光斑光强的积分正比于光纤输出功率的比例系数；
S2、将待测光波导器件接入测量待测光波导器件的输出光斑光强的积分和输出功率，并计算得到待测光波导器件的损耗，待测光波导器件的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)]；
其中，I(x，y)为用图像处理软件计算输出光纤的输出光斑的强度在两维平面内的积分，P0为用功率计测量输出光纤的输出功率，I0(x，y)为用图像处理软件计算输出光纤的右端面输出光斑的强度在(x，y)两维平面内的积分。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S1中还包括以下步骤：
S11、将输出光纤的左端通过可调光衰减器连接光源，输入光纤的右端固定于输入侧六维调节架，输入光纤右端面置于摄像系统的物面；将获取的图像传输给图像分析处理器系统。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S11后还包括以下步骤：
S12、开启光源通过调整输入侧六维调节架使输出光纤(4)的输出光斑呈现清晰图像；
S13、用图像处理软件处理输出光纤的右端面输出光斑的强度分布图；
S14、判断摄像系统中的光电传感器是否有饱和现象，如是，则调节光衰减器，消除饱和，如否，则保持当前运行。
本发明的进一步技术方案是：所述图像处理软件计算输出光纤的右端面输出光斑的强度在(x，y)两维平面内的积分I0(x，y)；用功率计测量输出光纤的输出功率P0。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括以下步骤：
S21、将待测光波导器件固定在样品支架上；
S22、在待测光波导器件的左侧保持步骤S14调整过的可调光衰减器和光源状态不变；
S23、输入光纤的右端面贴近待测光波导器件的左端面；待测光波导器件的右侧端面位于摄像系统的物面，将获得的图像传至图像分析处理系统。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S23后还包括以下步骤：
S24、调整输入侧六维调节架使待测光波导器件的右端面输出光斑呈现清晰图像；
S25、用图像处理软件得到待测光波导器件的右端面输出光斑的强度分布图；
S26、判断摄像系统中的光电传感器是否有饱和现象，如否，则用图像处理软件计算输出光纤(4)的输出光斑的强度在两维平面内的积分I(x，y)，测光波导器件的右端输出功率为[I(x，y)/I0(x，y)]P0，待测光波导器件的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)](dB)，如是，则调节可调光衰减器消除饱和之后重复步骤S1-S2。
本发明的另一目的在于提供一种平面光波导器件插入损耗的测试装置，所述测试装置包括光源、可调光衰减器、输入光纤、输入光纤芯、输入侧六维调节架、摄像系统、图像分析处理系统及样品支架，所述输入光纤芯设于所述输入光纤内，所述输入光纤设于所述输入侧六维调节架上，所述光源通过所述可调光衰减器连接所述输入光纤的输入端，所述摄像系统的镜头正对所述输入光纤的输出端的输入光纤芯部，所述摄像系统的输出端连接所述图像分析处理系统的输入端，所述输入侧六维调节架与所述摄像系统之间设有样品支架。
本发明的进一步技术方案是：所述摄像系统通过传输线或无线通信连接所述图像分析处理系统。
本发明的进一步技术方案是：所述图像分析处理系统采用的具有数据处理功能的计算机，所述计算机里安装有图像分析处理系统。
本发明的有益效果是：简化了光波导器件的测试流程，加快了光波导器件的测试速度，大幅度提高了光波导器件测试的效率。
附图说明
图1是现有光波导损耗测试系统的示意图。
图2是本发明实施例提供的光波导损耗测试系统的示意图。
图3是本发明实施例提供的进行光波导器件损耗测试过程中对输入光纤的输出光强进行测量的装置示意图。
具体实施方式
附图标记：1、待测光波导器件；2、样品支架；3、待测器件波导芯部；4、输入光纤；5、输入光纤芯部；6、输出光纤；7、输出光纤芯部；8、输入侧六维调节架；9、输出侧六维调节架；10、光源；11、光功率计；12、摄像系统；13、传输线，14、图像分析处理系统；15、可调光衰减器。
如图2-3所示，本发明提供的平面光波导器件插入损耗的测试方法，利用波导输出光斑光强的积分正比于光纤输出的功率，通过光学成像获得待测光波导器件(1)右端的输出光斑图像，通过对输出光斑图像的处理测量待测光波导器件(1)右端的输出功率，据此计算得到待测光波导器件(1)的损耗。其详述如下：
步骤S1，对输入光纤输出的光强进行测试获取输出光斑光强的积分和输出功率，得到摄像系统获得输出光斑光强的积分正比于光纤输出功率的比例系数；对输入光纤(4)输出的光强进行测试，得到摄像系统(12)所获得的输出光斑光强的积分与输出功率的比例系数。
如图2所示，将输出光纤(4)的左端通过可调光衰减器(15)连接光源(10)，输入光纤(4)的右端固定于输入侧六维调节架(8)，输入光纤(4)右端面置于摄像系统(12)的物面；摄像系统(12)所获得的图像通过传输线(13)传至图像分析处理系统(14)。
开启光源(10)，通过调整输入侧六维调节架(8)使输出光纤(4)的输出光斑呈现清晰图像。用图像处理软件处理输出光纤(4)的右端面输出光斑的强度分布图，判断摄像系统(12)中的光电传感器是否有饱和现象。如果有饱和，则调节可调光衰减器(15)，消除饱和。
用图像处理软件计算输出光纤(4)的右端面输出光斑的强度在(x，y)两维平面内的积分I0(x，y)；用功率计测量输出光纤(4)的输出功率P0。
步骤S2，将待测光波导器件接入测量待测光波导器件的输出光斑光强的积分和输出功率，并计算得到待测光波导器件的损耗，待测光波导器件的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)]；测量待测光波导器件(1)的输出光斑光强的积分，计算得到待测光波导器件(1)的损耗。
如图3所示，待测光波导器件(1)固定于样品支架(2)上；在待测光波导器件(1)的左侧，保持上述A步骤中调整过的可调光衰减器(15)和光源(10)状态不变；输入光纤(4)的右端面贴近待测光波导器件(1)的左端面；待测光波导器件(1)的右侧端面位于摄像系统(12)的物面，摄像系统(12)所获得的图像通过传输线(13)传至图像分析处理系统(14)。
调整输入侧六维调节架(8)使待测光波导器件(1)的右端面输出光斑呈现最亮的清晰图像。用图像处理软件得到待测光波导器件(1)的右端面输出光斑的强度分布图，判断摄像系统(12)中的光电传感器是否有饱和现象。
如果没有饱和现象，则用图像处理软件计算输出光纤(4)的输出光斑的强度在两维平面内的积分I(x，y)，则待测光波导器件(1)的右端输出功率为[I(x，y)/I0(x，y)]P0。待测光波导器件(1)的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)](dB)。
如果有饱和，则调节可调光衰减器(15)，消除饱和之后，重复A-B步骤。
化了光波导器件的测试流程，加快了光波导器件的测试速度，大幅度提高了光波导器件测试的效率。
本发明的另一目的在于提供一种平面光波导器件插入损耗的测试装置，所述测试装置包括光源、可调光衰减器、输入光纤、输入光纤芯、输入侧六维调节架、摄像系统、图像分析处理系统及样品支架，所述输入光纤芯设于所述输入光纤内，所述输入光纤设于所述输入侧六维调节架上，所述光源通过所述可调光衰减器连接所述输入光纤的输入端，所述摄像系统的镜头正对所述输入光纤的输出端的输入光纤芯部，所述摄像系统的输出端连接所述图像分析处理系统的输入端，所述输入侧六维调节架与所述摄像系统之间设有样品支架。
所述摄像系统通过传输线或无线通信连接所述图像分析处理系统。
所述图像分析处理系统采用的具有数据处理功能的计算机，所述计算机里安装有图像分析处理系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种平面光波导器件插入损耗的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：
S1、对输入光纤输出的光强进行测试获取输出光斑光强的积分和输出功率，得到摄像系统获得输出光斑光强的积分正比于光纤输出功率的比例系数；
S2、将待测光波导器件接入测量待测光波导器件的输出光斑光强的积分和输出功率，并计算得到待测光波导器件的损耗，待测光波导器件的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)]；
其中，I(x，y)为用图像处理软件计算输出光纤的输出光斑的强度在两维平面内的积分，P0为用功率计测量输出光纤的输出功率，I0(x，y)为用图像处理软件计算输出光纤的右端面输出光斑的强度在(x，y)两维平面内的积分。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括以下步骤：
S11、将输出光纤的左端通过可调光衰减器连接光源，输入光纤的右端固定于输入侧六维调节架，输入光纤右端面置于摄像系统的物面；将获取的图像传输给图像分析处理器系统。
3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S11后还包括以下步骤：
S12、开启光源通过调整输入侧六维调节架使输出光纤(4)的输出光斑呈现清晰图像；
S13、用图像处理软件处理输出光纤的右端面输出光斑的强度分布图；
S14、判断摄像系统中的光电传感器是否有饱和现象，如是，则调节光衰减器，消除饱和，如否，则保持当前运行。
4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述图像处理软件计算输出光纤的右端面输出光斑的强度在(x，y)两维平面内的积分I0(x，y)；用功率计测量输出光纤的输出功率P0。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括以下步骤：
S21、将待测光波导器件固定在样品支架上；
S22、在待测光波导器件的左侧保持步骤S14调整过的可调光衰减器和光源状态不变；
S23、输入光纤的右端面贴近待测光波导器件的左端面；待测光波导器件的右侧端面位于摄像系统的物面，将获得的图像传至图像分析处理系统。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S23后还包括以下步骤：
S24、调整输入侧六维调节架使待测光波导器件的右端面输出光斑呈现清晰图像；
S25、用图像处理软件得到待测光波导器件的右端面输出光斑的强度分布图；
S26、判断摄像系统中的光电传感器是否有饱和现象，如否，则用图像处理软件计算输出光纤(4)的输出光斑的强度在两维平面内的积分I(x，y)，测光波导器件的右端输出功率为[I(x，y)/I0(x，y)]P0，待测光波导器件的损耗为-log[I(x，y)/I0(x，y)](dB)，如是，则调节可调光衰减器消除饱和之后重复步骤S1-S2。
7.一种平面光波导器件插入损耗的测试装置，其特征在于，所述测试装置包括光源、可调光衰减器、输入光纤、输入光纤芯、输入侧六维调节架、摄像系统、图像分析处理系统及样品支架，所述输入光纤芯设于所述输入光纤内，所述输入光纤设于所述输入侧六维调节架上，所述光源通过所述可调光衰减器连接所述输入光纤的输入端，所述摄像系统的镜头正对所述输入光纤的输出端的输入光纤芯部，所述摄像系统的输出端连接所述图像分析处理系统的输入端，所述输入侧六维调节架与所述摄像系统之间设有样品支架。
8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述摄像系统通过传输线或无线通信连接所述图像分析处理系统。
9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述图像分析处理系统采用的具有数据处理功能的计算机，所述计算机里安装有图像分析处理系统。
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