[发明专利]一种多功能铌酸锂集成器件的光学性能测量方法

摘要

本发明属于光学器件测量技术领域，具体涉及到一种多功能铌酸锂集成器件的光学性能测量方法。本方法包括测量波导器件输入保偏尾纤的长度；测量波导芯片的长度；测量波导器件输出保偏尾纤的长度；对准输入/输出尾纤慢轴与波导芯片的传输轴；获取第一次分布式偏振串音测量结果；变换波导器件的光注入条件；获取第二次分布式偏振串音测量结果；通过对数据的分析和计算，获得波导器件光学参量。该方法可以准确地获得波导芯片的消光比和线性双折射，还能够同时获得芯片波导输入/输出端尾纤的耦合串音、线性双折射，输入/输出延长光纤焊点，以及波导芯片和连接尾纤内部光学缺陷；降低了信号读取与识别的难度，简化了数据分析与处理的过程。

主权项

一种多功能铌酸锂集成器件的光学性能测量方法，其特征在于：(1)测量波导器件输入保偏尾纤的长度lW‑i，检测传输在输入保偏尾纤快慢轴之间光波的光程差SW‑i是否大于光源光谱纹波产生的相干峰的光程Sripple，即SW‑i>Sripple，SW‑i＝lW‑i×Δnf，Δnf保偏尾纤的线性双折射；(2)如果输入保偏尾纤的长度lW‑i不满足步骤(1)中的条件，则在输入保偏尾纤上焊接一段输入延长保偏光纤，焊点的对轴角度为0°‑0°，长度为lf‑i的输入延长保偏光纤满足光程差Sf‑i大于光源光谱纹波产生的相干峰的光程Sripple，即Sf‑i>SrippleSf‑i＝lf‑i×Δnf，Δnf保偏尾纤的线性双折射，测量并记录输入延长保偏光纤的长度lf‑i；(3)测量波导芯片的长度lW；(4)测量波导器件输出保偏尾纤的长度lW‑o，检测传输在输出保偏尾纤快慢轴之间光波的光程差SW‑o是否大于传输在波导芯片快慢轴之间光波的光程差SW，即SW‑o>SW，SW‑o＝lW‑o×Δnf，SW＝lW×ΔnW，ΔnW波导芯片的线性双折射；(5)如果输出保偏尾纤的长度lW‑o不满足步骤(4)的条件，则在输出保偏尾纤上焊接一段输出延长保偏光纤，焊点的对轴角度为0°‑0°，长度为lf‑o的输出延长保偏光纤的光程差Sf‑oSf‑o>SW，Sf‑o＝lf‑o×Δnf，测量并记录输出延长保偏光纤的长度lf‑o；(6)对准输入或输出保偏尾纤的慢轴与波导芯片的传输轴，无输入延长保偏光纤时，输入保偏尾纤与白光干涉仪输出起偏器的尾纤的对轴角度θ1为0°‑0°；有输入延长保偏光纤时，输入延长保偏光纤与白光干涉仪输出起偏器的尾纤的对轴角度θ1也为0°‑0°；无输出延长保偏光纤时，输出保偏尾纤与白光干涉仪输入检偏器的尾纤的对轴角度θ2为0°‑0°；有输出延长保偏光纤时，输出延长保偏光纤与白光干涉仪输入检偏器的尾纤的对轴角度θ2也为0°‑0°；对准输入或输出保偏尾纤快轴与波导芯片的传输轴，输入保偏尾纤或者输入延长保偏光纤与白光干涉仪输出检偏器的尾纤的对轴角度θ1为0°‑90°；输出保偏尾纤或者输出延长保偏光纤与白光干涉仪输入检偏器的尾纤的对轴角度θ2为90°‑0°；(7)获取第一次分布式偏振串音测量结果，即白光干涉仪的仪器偏振串音噪声本底数据，其横坐标为扫描光程数值S，单位：μm，纵坐标为偏振串音幅度E，单位：dB；测量的光程扫描范围ΔSΔS>2(Sf‑i+SW‑i+SW+SW‑o+Sf‑o)并且，光程扫描范围的中点为偏振串音测量数据的最大峰值的位置；(8)变换波导器件的光注入条件：无输入延长保偏光纤时，输入保偏尾纤与白光干涉仪输入起偏器的尾纤的对轴角度θ1为0°‑45°；有输入延长保偏光纤时，输入延长保偏光与白光干涉仪输入起偏器的尾纤的对轴角度θ1也为0°‑45°；无输出延长保偏光纤时，输出保偏尾纤与白光干涉仪输出检偏器的尾纤的对轴角度θ2为45°‑0°；有输出延长保偏光纤时，输出延长保偏光纤与尾纤的对轴角度θ2也为45°‑0°；(9)获取第二次分布式偏振串音测量结果，即器件的光学偏振串音测量数据，其光程扫描范围ΔS的要求与步骤(7)相同；(10)通过对数据的分析和计算，获得波导器件的芯片消光、芯片的线性双折射，波导输入/输出端尾纤的耦合串音、尾纤的线性双折射光学参量：(10.1)将测量步骤(9)获得的器件分布式偏振串音测量结果与步骤(7)获得的白光干涉仪的仪器偏振串音本底数据进行对比，可以获得若干由波导芯片、波导输入或输出保偏尾纤、输入或输出延长保偏光纤引入的偏振串音特征峰，峰值的横坐标对应光程差S，单位：μm，纵坐标对应偏振串音的幅度E，单位：dB；(10.2)根据输入延长保偏光纤的长度lf‑i数值，计算得到输入延长保偏光纤的理论光程延迟数值Sf‑i(理论)，Sf‑i(理论)＝lf‑i×Δnf(理论)，Δnf(理论)按5×10‑4计；器件偏振串音测试数据中，确定由输入延长保偏光纤与输入保偏尾纤的焊点引起的满足光程延迟量Sf‑i(理论)的偏振串音峰值，其纵坐标数值对应焊点串音值Ef‑i，横坐标对应为输入延长保偏光纤真实的光程延迟量Sf‑i(测量)；(10.3)根据波导输入保偏尾纤的长度lW‑i数值，计算得到波导输入保偏尾纤的理论光程延迟数值SW‑i(理论)，SW‑i(理论)＝lW‑i×Δnf(理论)，Δnf(理论)按5×10‑4计；器件测试数据中，确定由输入保偏尾纤音引起的满足光程延迟量Sf‑i(测量)+SW‑i(理论)的偏振串音峰值，其纵坐标耦合串音值EW‑i，横坐标对应真实的光程延迟量Sf‑i(测量)+SW‑i(测量)；(10.4)根据波导输入保偏光纤的长度lW‑i和其对应的真实光程延迟量SW‑i(测量)，可以精确计算得到波导输入保偏光纤的线性双折射Δnf‑i(测量)，Δnf‑i(测量)＝SW‑i(测量)/lW‑i(10.5)与步骤2)～步骤4)相同，根据输出延长保偏光纤的长度lf‑o、波导输出保偏尾纤长度lW‑o，确定输出延长保偏光纤与输出保偏尾纤的焊点串音值Ef‑o、输出光纤与波导芯片的功率耦合串音值EW‑o，以及波导输出保偏光纤的线性双折射ΔnW‑o；ΔnW‑o(测量)＝SW‑o(测量)/lW‑o(10.6)根据波导芯片的长度lW，计算得到波导芯片快、慢轴之间的光程延迟量SW(理论)，SW(理论)＝lW×ΔnW(理论)，线性双折射ΔnW(理论)按8×10‑2计；在器件偏振串音测试数据中，可以在输入保偏尾纤、输入延长保偏光纤、输出保偏尾纤、输出延长保偏光纤与波导芯片快、慢工作轴之间产生光程之和Sf‑i(测量)+SW‑i(测量)+SW(理论)+SW‑o(测量)+Sf‑o(测量)或者光程之差Sf‑i(测量)+SW‑i(测量)+SW‑o(测量)+Sf‑o(测量)‑SW(理论)所对应的横坐标处，找到波导芯片的偏振串音峰值，其幅值EW的绝对值即为波导芯片的消光比；波导芯片串音峰值出现在光程之和Sf‑i(测量)+SW‑i(测量)+SW(测量)+SW‑o(测量)+Sf‑o(测量)处，可以确定波导尾纤的快轴与波导快轴对准，而出现在光程之差Sf‑i(测量)+SW‑i(测量)+SW‑o(测量)+Sf‑o(测量)‑SW(理论)则确定波导尾纤的慢轴与波导快轴对准；根据测量得到的波导芯片的光程延迟量SW(测量)和波导芯片的真实长度lW，计算得到波导芯片的线性双折射ΔnW(测量)ΔnW(测量)＝SW(测量)/lW。