[实用新型]一种Y波导的双通道光学性能双向多对轴角度自动测试装置

说明书

技术领域

本实用新型设计属于光学器件测量技术领域，具体涉及到一种Y波导的双通道光学性能双向多对轴角度自动测试装置。

背景技术

多功能集成光学器件俗称“Y波导”，一般采用铌酸锂材料作为基底，它将单模光波导、光分束器、光调制器和光学偏振器进行了高度集成，是组成干涉型光纤陀螺(FOG)和光纤电流互感器的核心器件，决定着光纤传感系统的测量精度、稳定性、体积和成本。

决定Y波导器件性能的好坏的参数主要有这么几个：波导芯片的消光比、波导尾纤串音、输出通道的光程差等等。Y波导的芯片消光比，决定着这些基于Y波导的光纤传感系统如光纤陀螺等设备仪器的测量精度，例如高精度精密级光纤陀螺中使用的Y波导的芯片消光比要求达到80dB以上。因此，对Y波导的光学性能进行定量、全面且准确的测量是研制高性能精密光学传感系统的迫切需求。

20世纪90年代初，法国Herve Lefevre等人(US 4893931)首次公开了基于白光干涉原理的OCDP系统，其采用超辐射发光二极管(SLD)和空间干涉光路测量结构。法国Photonetics公司根据此专利研制了WIN-P 125和WIN-P 400两种型号OCDP测试系统，主要用于较短(500m)和较长(1600m)保偏光纤的偏振特性分析。2002年美国Fibersense Technology Corporation公司的Alfred Healy等人公开一种集成波导芯片的输入/输出光纤的耦合方法(US6870628)，将白光干涉测量方法实现了波导芯片输入/输出光纤的耦合串音的测量；2004年北京航空航天大学的伊小素、肖文等人公开了一种光纤陀螺用集成光学调制器在线测试方法及其测试装置(CN 200410003424.X)，可以实现器件的损耗、分光比等光学参数的测量；2007年北京航空航天大学的伊小素、徐小斌等人公开了一种Y波导芯片与保偏光纤在线对轴装置及其在线对轴方法(CN 200710064176.3)，利用干涉光谱法同样实现了波导芯片与波导输入/输出光纤串音的测量。2012年，本研究组提出了基于全光纤光路的偏振串音测量测试装置(CN201210379406.6)及其提高光学器件偏振串音测量性能的方法(CN201210379407.0)，解决了高精度白光干涉测量的一些关键技术问题，使偏振串音测量的灵敏度提高的-95dB以上，同时动态范围能够相应保持在95dB，同时减小了测试系统的体积，增加了测量稳定性。为高消光比Y波导器件的特性测量奠定了基础。2013年，本研究组提出了一种多功能铌酸锂集成器件的光学性能测量方法(CN201310739315.3)，系统而全面的实现了超大消光比测量范围、高空间分辨率的集成波导测量与定量的评价与分析。然而，上述的测试方法与装置，均只能测试Y波导单通道的特性，当对另一个通道测试时候，需要重新连接装置。这样测试的一致性无法得到很好的保证。而且在测试的过程中，如果需对多对轴角度的光学特性进行测试，则需要手动旋转对轴角度，这样便增加了测试时间，而且引入了更多人为操作所带来的不确定性因素影响，降低了测试精度与可靠度。

本实用新型基于现有技术改进，其设计思路是：采用光信号换轴机构与光信号通道方向切换机构组合，采用计算机输出同步电信号对光开关进行切换，以实现集成波导器件的双通道双向测量多对轴角度的自动测量。其装置通过对波导芯片的传输轴和截止轴、尾纤传输轴和截至轴之间的白光干涉信号幅度和光程位置的检测，获得关于待测波导芯片不同通道关于中点对称的测量结果，实现对波导器件芯片噪声本底、消光、芯片线性双折射，波导输入/输出端尾纤的耦合串音、延长光纤焊点等多个光学参数的更精确测量。该装置一次连接好之后，便不需要再进行手动旋转、焊接等操作，而是用计算机输出电信号自动控制光开关，全程光程扫描与换轴、换向、换通道功能都由计算机程序来自动控制实现，这样不仅仅缩短了测试时间，提高了测试效率，更是大大简化了测试流程，将人为手动操作可能引入的不确定性因素影响降至最低，极大程度的避免了人为因素的干预，使测试结果具有更好的一致性，这也大大提高了测试系统的可靠性。这种自动测量的装置与方法可广泛用于集成光学器件的定量评价与特性分析测量系统中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种Y波导的双通道光学性能双向多对轴角度自动测试装置。

本实用新型的目的是这样实现的：