[發明專利]一種測量微納器件延遲特性的測量裝置和測量方法

有效

• 申請號: 201410245661.0
• 申請日: 2014-06-04
• 公開（公告）號: CN104075875B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 何苗;張加勤;曹國飛
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 譚英強

技術領域

本發明涉及光電測量技術領域，特別是涉及一種測量微納器件延遲特性的測量裝置和測量方法。

背景技術

信號在電子器件、微納光學器件等器件的傳輸過程中存在一定的延時，通過實驗測量獲取器件的準確的延遲時間，對分析器件在電路或光路中的性能來說是至關重要的。對于延遲時間在納秒或微秒以上的器件來說，可以通過將待測信號和參考信號一同接入雙通道示波器，直接測量得到器件的延遲時間。但是，對于微納光學器件(本發明中簡稱微納器件)來說，器件中產生的時間延遲多半來源于器件中光子與結構的共振耦合，此時延遲時間的數量級為皮秒(10^-12s)或飛秒(10^-15s)，因為延遲時間很小，無法采用現有示波器直接進行測試的方法測量出來。而微納器件主要應用于通信領域或光電領域，獲知微納器件的延遲時間同樣至關重要。例如，將微納器件制作成光緩存器時，微納器件的延遲時間將影響光緩存器的延遲位數。由于現有技術中沒有辦法直接測量得到微納器件如此小數量級的延遲時間，為了分析微納器件的工作特性，只能借助高速示波器、條紋相機等昂貴、體積龐大的設備，通過間接的方法進行多次實驗，從而估算出微納器件的延遲時間。不僅效率低下，測量成本高，而且準確度低。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供一種測量微納器件延遲特性的測量裝置，本發明的另一目的是提供一種測量微納器件延遲特性的測量方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種測量微納器件延遲特性的測量裝置，包括飛秒激光器、波長調諧器、光纖耦合器、第一3dB光纖耦合器、可調光延遲線、外接光纖、第二3dB光纖耦合器、光纖聚焦透鏡、分束系統、凸透鏡、非線性晶體、小孔光闌、柱透鏡、CCD光譜儀、控制終端、待測微納器件耦合系統以及用于控制非線性晶體進行轉動的電動角位移臺；

所述外接光纖包括第一外接光纖和第二外接光纖；所述非線性晶體安裝在電動角位移臺上；

所述飛秒激光器發出的脈沖激光束通過波長調諧器進行脈沖中心波長調節后，經光纖耦合器耦合后通過單模光纖傳輸到第一3dB光纖耦合器后分為兩束激光脈沖，其中一束激光脈沖通過可調光延遲線入射到第二3dB光纖耦合器，另一束激光脈沖依次通過第一外接光纖、待測微納器件耦合系統及第二外接光纖產生延時后入射到第二3dB光纖耦合器，第二3dB光纖耦合器將兩束激光脈沖耦合后得到雙脈沖激光，光纖聚焦透鏡將雙脈沖激光進行擴束、準直后入射到分束系統處，分束系統將準直入射的雙脈沖激光分成兩束一樣的快門脈沖后，通過凸透鏡會聚照射到非線性晶體上，非線性晶體產生和頻信號光束，和頻信號光束通過小孔光闌照射到柱透鏡后會聚入射到CCD光譜儀，CCD光譜儀采集和頻信號光束的光譜蹤跡圖像并發送到控制終端；

兩束激光脈沖中通過可調光延遲線入射到第二3dB光纖耦合器的激光脈沖所傳輸的光程與直接通過第一外接光纖和第二外接光纖入射到第二3dB光纖耦合器的激光脈沖所傳輸的光程相等。

進一步，所述分束系統包括直角棱鏡、第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、第五反射鏡及第六反射鏡；

所述直角棱鏡將準直入射的雙脈沖激光分成反向傳播的兩束雙脈沖激光，其中第一束雙脈沖激光依次通過第一反射鏡及第二反射鏡反射后反向平行地返回，并經第三反射鏡反射后得到第一快門脈沖；其中第二束雙脈沖激光依次通過第四反射鏡及第五反射鏡反射后反向平行地返回，并經第六反射鏡反射后得到第二快門脈沖；所述第一快門脈沖和第二快門脈沖均與入射的雙脈沖激光平行且同方向，而且第一快門脈沖和第二快門脈沖不在同一直線上；

所述第一束雙脈沖激光從直角棱鏡傳播到第三反射鏡處的光程和第二束雙脈沖激光從直角棱鏡傳播到第六反射鏡處的光程相等。

進一步，所述待測微納器件耦合系統包括待測微納器件和樣品臺，所述待測微納器件安裝在樣品臺上，所述第一外接光纖和第二外接光纖分別垂直地耦合到待測微納器件兩端的耦合光柵上。

進一步，所述非線性晶體采用BBO晶體。

進一步，所述飛秒激光器采用飛秒染料激光器、飛秒固體激光器、飛秒半導體激光器或飛秒光纖激光器。

本發明解決其技術問題所采用的另一技術方案是：

一種測量微納器件延遲特性的測量方法，包括：