[发明专利]一种利用反射谱精细度测量光波导损耗的系统

说明书

本发明公开了一种利用反射谱精细度测量光波导损耗的系统，测量系统包括：一可调谐激光器，用于产生波长可调谐的激光；一光路环形装置，将可调谐激光器输出的光信号导入耦合装置并将耦合装置所收集的反射光导入光电探测器；一耦合装置，用于实现环形装置和待测波导之间的耦合；一光电探测器，将收集到的光功率转换成光电流，并输出至计算机。一控制计算机，用于控制可调谐激光器的波长变化，并采集来自光电探测器的光电流信号；一待测波导，用于进行损耗测量。本测量方法通过测量波导F‑P干涉反射谱的精细度，进而计算获得波导的实际损耗，系统结构简单，操作简便，精度高，可广泛应用于集成光学领域。

技术领域

本发明涉及光电混合技术领域，特别指一种利用反射谱精细度测量光波导损耗的系统。

背景技术

光波导(Optical waveguides)是集成光学系统中最重要的基本组件之一，不论是集成光路中的有源器件还是无源器件，它们的本质都是一个薄膜介质波导，特别对于谐振结构以及大规模集成光路来说，波导损耗直接决定着整个器件或系统的性能。波导损耗的定义为激光在波导中传播时，单位长度上光强的衰减比例，其单位为cm^-1或dB/cm。为了准确的表征无源波导的损耗，需要一种精确、便捷、非破坏性、低成本的波导损耗测量方法。

关于波导损耗的非破坏性测量方法，目前主要包括以下几种：一、棱镜耦合法，即通过棱镜将激光耦合进波导，经一定距离的传输再耦合出波导，通过改变两棱镜间距即传播波导的长度获得出光功率的变化，其斜率即表征了波导的传播损耗。但是这种测量方法需要保证移动棱镜前后，波导和棱镜间的耦合系数不变，这在现实中是很难保证的，并且为了保证精确度，需要较长的无上覆盖层波导，在实际应用中有诸多的不便。二、背反射法，即通过透镜将激光耦合进波导端面，在波导另一端放置一定反射率的反光镜，通过测量透射光的光强以及反射后二次穿过波导的光强来确定单次波导传输过程中的损耗。但是这种测量方法无法排除耦合损耗，因此会有一部分不可排除的系统误差，同时两端透镜耦合的操作难度也较高，不适用于对损耗测试便捷性的要求。三、CCD成像法，即利用CCD拍摄光的传播方向上散射光强分布，通过曲线拟合得到损耗结果，例如专利“脊形光波导损耗CCD无损半自动测量方法及系统(申请号：201510990767.8)”。但是由于测量过程中会有外部本底光、杂散光、取样量化误差等等因素的影响，因此测量不够准确和便捷，系统成本也较高。四、微环精细度法，即将宽谱光源或可调谐激光器产生的激光耦合到一定结构的微环谐振腔中，通过其透射光谱的精细度来获得波导的损耗信息。但是这种方法无法排除弯曲损耗的影响，且需要定制微环结构的测试片，因此在实际应用中有一定的局限性。五、基于F-P干涉透射谱对比度的光波导损耗测量方法，其系统示意图见图1，即通过样品两端天然解理面或人为引入的反射镜，形成F-P腔，通过热变化、激光波长变化等方式改变干涉相位，在透射端获得光强-相位曲线，通过其峰值和谷值的对比度即可获得波导的损耗信息。相较于以上几种方法，该测量方法可以排除耦合损耗且测量精度可以得到保证，是目前最主流的片上波导损耗测量方法。但是由于其系统结构复杂，需要两端光纤耦合，操作难度较高，且很难排除衬底辐射光对损耗测试准确度的影响，因此无法完全满足精确、便捷、低成本的波导损耗测量需求。

根据对现有的波导损耗测试方法进行总结可以发现，目前主要的测试方法都无法兼顾精确、便捷、低成本等几种测量需求，实践中需要一种系统结构简单、光路调节简单、测试精度稳定的波导损耗测量方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了使光波导损耗测量同时兼顾精确、便捷、低成本的测量需求，本发明提供了一种利用反射谱精细度测量光波导损耗的系统，与传统的测量方法相比，本发明可以通过更简单的系统结构，更便捷的光路调节系统，获得较为精确的波导损耗数据，可以广泛应用于各种结构的片上波导的损耗测试。

(二)技术方案