CN114858054A - 一种光芯片的出射位置测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光芯片的出射位置测定装置及其测定方法，包括两个待测光芯片、放大透镜组件和平面探测器，每个待测光芯片设置有至少两个光波导，同一个待测光芯片上的光波导的出射端位于同一侧上并呈预设间距相间隔，两个待测光芯片的波导面贴合，每个待测光芯片的至少两个光波导的出射光经过放大透镜组件的成像放大后入射至平面探测器。以芯片波导间距进行定标，既克服了计算透镜组放大倍率难的问题，也避免了选择其它定标物带来的麻烦，通过将两片相同工艺制作的芯片贴在一起，利用上下芯片出射端的距离，可以有效计算出光斑相对于芯片表面的距离。

Description

一种光芯片的出射位置测定装置及其测定方法

技术领域

本发明涉及光芯片领域，尤其涉及一种光芯片的出射位置测定装置及其测定方法。

背景技术

光芯片指借助光波导利用光波进行信息传输或数据运算，将光信号和电信号的调制、传输、解调等集成在同一集成光学介质的芯片。在设计电光调制器时，为了提高电光调制的效率，需要尽量增大光场与电场的重叠积分，为此，确定光波导模场的位置显得非常重要，特别是对于由梯度折射率分布形成的波导，由于光波导中模场以及模场与波导表面的距离一般都是几微米的量级，因此这给测定模场位置带来困难。

而现有对模场位置的测定一般采用估算的方式，估算的缺点在于无法计算光场与电场的重叠积分，从而精确设计电极。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种简易且精确测定出射位置的出射位置测定装置。

本发明的第二目的是提供一种上述出射位置测定装置的测定方法。

为了实现本发明第一目的，本发明提供一种光芯片的出射位置测定装置，包括两个待测光芯片、放大透镜组件和平面探测器，每个待测光芯片设置有至少两个光波导，同一个待测光芯片上的光波导的出射端位于同一侧上并呈预设间距相间隔，两个待测光芯片的波导面贴合；每个待测光芯片的至少两个光波导的出射光经过放大透镜组件的成像放大后入射至平面探测器。

由上述方案可见，由于光芯片一般设置有至少两个光波导以及至少两个出射端，而芯片相邻波导出射端的间距为已知的定标距离，通过两个待测光芯片的波导面贴合，使两个待测光芯片叠起来，再经过放大透镜组件的成像放大后入射至平面探测器，从而获得放大后的四个成像光斑，再得出成像光斑的间距，以及两组光斑连线的连线间距，根据等比例关系可计算得出出射端处的连线间距，继而可得出出射端与波导面之间的出射边距，以芯片波导间距进行定标，既克服了计算透镜放大倍率难的问题，也避免了选择其它定标物带来的麻烦，从而简易且精确地测定得出出射端的出射位置。

更进一步的方案是，待测光芯片为Y型波导光芯片或耦合器型光芯片。

更进一步的方案是，出射模场测量装置还包括输入光纤，输入光纤与光波导的入射端连接。

由上可见，通过Y型波导光芯片或耦合器型光芯片的设置，从而实现输入光纤一次耦合即可得到两个成像光斑，可更进一步地提高测量效率。

更进一步的方案是，待测光芯片为并列波导型光芯片。

更进一步的方案是，出射模场测量装置还包括多根输入光纤，一根输入光纤与一个光波导的入射端连接。

由上可见，当然亦可采用并列波导型光芯片，除了采用单根输入光纤的横向移动获取两个成像光斑外，还可采用两输入光纤同时输入相邻光波导，从而同时获取两个成像光斑。

更进一步的方案是，两个波导面通过胶水或匹配液粘合。

更进一步的方案是，两个待测光芯片的出射端所在的平面位于同一平面上且平行于平面探测器的接收面。

通过胶水或匹配液粘合两个待测光芯片，可以起到保护光波导的目的。

为了实现本发明第二目的，本发明提供一种光芯片的出射位置测定方法，出射位置测定方法应用在如上述方案的出射位置测定装置；

出射位置测定方法包括：

每个待测光芯片的两个光波导的出射光分别入射至放大透镜组件，经过放大透镜组件的成像放大后入射至平面探测器，平面探测器获得四个成像光斑；

同一待测光芯片的两个出射端之间呈预设间距L1相间隔，同一待测光芯片输出的两个成像光斑之间呈成像间距L2相间隔并形成光斑连线，两个光斑连线之间的连线间距为H2；

同一待测光芯片的出射端之间形成出射连线，两个出射连线之间的连线间距为H1，连线间距H1满足等比例关系：

待测光芯片的出射端与波导面之间形成出射边距D，D＝H1/2。

更进一步的方案是，出射位置测定方法还包括：

获取两个待测光芯片的波导面之间的间隙S；

出射边距D＝(H1－S)/2。

更进一步的方案是，平面探测器在获得成像光斑时，出射端所在的平面位于放大透镜组件的物平面，平面探测器的接收面位于放大透镜组件的像平面。。

由上可见，根据等比例关系可计算得出两芯片的两组光波导出射端处连线的间距，继而可得出光波导出射端与波导面之间的出射边距。以芯片波导间距进行定标，既克服了计算透镜组放大倍率难的问题，也避免了选择其它定标物带来的麻烦，从而简易且精确地测定得出出射端的出射位置。另外由于波导面的连接或粘接存在间隙S，继而可通过显微镜获取该间隙S，随后可计算得出更为精确的出射边距D。在获取成像光斑时先调整平面探测器的位置，继而使成像光斑最小，即位于物平面位置处并以此为固定接收位，使测定更为精准。

附图说明

图1是本发明出射位置测定装置实施例的光路示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参照图1，用于测定光波导出射光斑位置的出射位置测定装置包括两个待测光芯片12、放大透镜组件13和平面探测器14，待测光芯片12、放大透镜组件13和平面探测器14沿光路依次布置。两个待测光芯片12的波导面124贴合，光芯片一般呈扁平布置，波导面可以为光芯片的表面，两个待测光芯片12之间呈扁平地叠在一起，且贴合方式可使用胶水或匹配液，并可通过显微镜观察并测量两个波导面124之间的间隙S，另外亦可采用压合方式将平整的波导面压合在一起，使间隙S趋近于0。

每个待测光芯片12设置有至少两个光波导，多个光波导121的出射端位于同一侧上并呈预设间距D相间隔，放大透镜组件13包括至少一个凸透镜，或包括凸透镜或凹透镜组合的透镜组，继而可实现光斑的放大，每个待测光芯片12的光波导121的出射光经过放大透镜组件13的成像放大后入射至平面探测器14。

且出射端所在的平面为出射端面121，不仅两个待测光芯片12的出射端面121位于同一平面上，且出射端面121平行于平面探测器14的接收面141，继而可在平面探测器14获得四个成像光斑142。

采用出射位置测定装置对待测光芯片12的出射端的位置进行测定时，出射位置测定方法包括：

首先，每个待测光芯片12的两个光波导的出射光分别入射至放大透镜组件13，经过放大透镜组件13的成像放大后入射至平面探测器14，继而平面探测器14获得两个光芯片共四个成像光斑142。在获得成像光斑142时，可先后分别获取四个成像光斑142，即采用一根输入光纤通过移动继而先后对四个波导输出信号光，继而先后获取四个成像光斑，亦可同时获取四个成像光斑142，即采用四根输入光纤11，一跟输入光纤11与一个光波导121的入射端耦合连接，从而可同时获取四个成像光斑。

同一待测光芯片12的出射端之间呈预设间距L1相间隔，其为光芯片的已知且准确的定标参数。

随后，从平面探测器14处的观测可知，同一待测光芯片12输出的两个成像光斑142之间呈成像间距L2相间隔，且两个成像光斑142形成光斑连线143，在形成光斑连线143时，一般取成像光斑142的中心点进行连线，两个光斑连线143之间的连线间距为H2。

同一待测光芯片12的出射端之间形成出射连线123，两个出射连线123之间的连线间距为H1，连线间距H1满足等比例关系：

即可计算得出连线间距H1的长度。

待测光芯片12的出射端与波导面124之间形成出射边距D，由于两个待测光芯片12的波导面124之间存在间隙S，因此出射边距D＝(H1－S)/2，当间隙S为0时，则出射边距D＝H1/2。

另外，平面探测器14在获得成像光斑142时，调节平面探测器14的位置，使成像光斑142的尺寸为最小，并获取最小尺寸的成像光斑142。

上述实施例只是本案较佳实施例，在实际应用中可具有更多变化，例如待测光芯片12为Y型波导光芯片或耦合器型光芯片，继而采用一根输入光纤的一次耦合即可得到两个成像光斑，可更进一步地提高测量效率。再例如，待测光芯片可设置两个或两个以上的光波导，继而在出射端面形成有两个或两个以上的出射端，又或者，多个光波导包括至少一个辅助波导和一个或一个以上的待测波导，辅助波导的出射端和待测波导的出射端位于同一侧上并呈预设间距相间隔，利于以辅助波导与待测波导的间距为预设的定标间距，便可简单快捷得到不同出射端的出射位置，。

由上可见，以芯片波导间距进行定标，既克服了计算透镜放大倍率难的问题，也避免了选择其它定标物带来的麻烦，通过将两片相同工艺制作的芯片贴在一起，利用上下芯片出射端的距离，可以有效计算出波导出射光斑相对于芯片表面的距离。

Claims (10)

1.一种光芯片的出射位置测定装置，其特征在于，包括两个待测光芯片、放大透镜组件和平面探测器，每个所述待测光芯片设置有至少两个光波导，同一个所述待测光芯片上的所述光波导的出射端位于同一侧上并呈预设间距相间隔，两个所述待测光芯片的波导面贴合；

每个所述待测光芯片的至少两个所述光波导的出射光经过所述放大透镜组件的成像放大后入射至所述平面探测器。

2.根据权利要求1所述的出射位置测定装置，其特征在于：

所述待测光芯片为Y型波导光芯片或耦合器型光芯片。

3.根据权利要求2所述的出射位置测定装置，其特征在于：

所述出射模场测量装置还包括输入光纤，所述输入光纤与所述光波导的入射端连接。

4.根据权利要求1所述的出射位置测定装置，其特征在于：

所述待测光芯片为并列波导型光芯片。

5.根据权利要求4所述的出射位置测定装置，其特征在于：

所述出射模场测量装置还包括多根输入光纤，一根所述输入光纤与一个所述光波导的入射端连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的出射位置测定装置，其特征在于：

两个所述波导面通过胶水或匹配液粘合。

7.根据权利要求1至5任一项所述的出射位置测定装置，其特征在于：

所述出射端所在的平面位于所述放大透镜组件的物平面，所述平面探测器的接收面位于所述放大透镜组件的像平面。

8.一种光芯片的出射位置测定方法，其特征在于，所述出射位置测定方法应用在如权利要求1至7任一项所述的出射位置测定装置；

所述出射位置测定方法包括：

每个所述待测光芯片的两个所述光波导的出射光入射至所述放大透镜组件，经过所述放大透镜组件的成像放大后入射至所述平面探测器，所述平面探测器获得四个成像光斑；

同一所述待测光芯片的两个出射端之间呈预设间距L1相间隔，同一所述待测光芯片输出的两个所述成像光斑之间呈成像间距L2相间隔并形成光斑连线，两个所述光斑连线之间的连线间距为H2；

同一所述待测光芯片的出射端之间形成出射连线，两个所述出射连线之间的连线间距为H1，所述连线间距H1满足等比例关系：

所述待测光芯片的出射端与所述波导面之间形成出射边距D，D＝H1/2。

9.根据权利要求8所述的出射位置测定方法，其特征在于：

所述出射位置测定方法还包括：

获取两个所述待测光芯片的所述波导面之间的间隙S；

所述出射边距D＝(H1－S)/2。

10.根据权利要求8所述的出射模场测量方法，其特征在于：

所述平面探测器在获得所述成像光斑时，所述出射端所在的平面位于所述放大透镜组件的物平面，所述平面探测器的接收面位于所述放大透镜组件的像平面。

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