[發(fā)明專利]一種Y波導(dǎo)雙通道光學(xué)性能測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410535211.5
• 申請(qǐng)日: 2014-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN104280217B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊軍;戴明哲;柴俊;李創(chuàng);閆德凱;吳冰;彭峰;苑勇貴;苑立波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)屬于光學(xué)器件測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種Y波導(dǎo)雙通道光學(xué)性能測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

多功能集成光學(xué)器件俗稱“Y波導(dǎo)”，一般采用鈮酸鋰材料作為基底，它將單模光波導(dǎo)、光分束器、光調(diào)制器和光學(xué)偏振器進(jìn)行了高度集成，是組成干涉型光纖陀螺(FOG)和光纖電流互感器的核心器件，決定著光纖傳感系統(tǒng)的測(cè)量精度、穩(wěn)定性、體積和成本。

作為高精度光學(xué)精密測(cè)量?jī)x器中的核心部件，對(duì)Y波導(dǎo)精確而全面的測(cè)量其特性的技術(shù)，是提高儀器測(cè)量精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。Y波導(dǎo)的重要參量主要包括：波導(dǎo)芯片消光比、尾纖串音、輸出通道光程差，上述參數(shù)的溫度特性等。對(duì)于高精度精密級(jí)光纖陀螺中使用的Y波導(dǎo)芯片，要求消光比達(dá)到80dB以上。這么高的性能指標(biāo)要求，就必須有對(duì)Y波導(dǎo)性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)的技術(shù)。例如：中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十四研究所的華勇、舒平等人提出的一種提高光纖陀螺用Y波導(dǎo)芯片消光比的方法(CN 201310185490.2)，已經(jīng)將波導(dǎo)芯片消光比提高到80dB以上。但受限于測(cè)試儀器性能和測(cè)試方法，目前還無法實(shí)現(xiàn)高消光比Y波導(dǎo)芯片消光比準(zhǔn)確測(cè)量。常用的偏振性能檢測(cè)儀器——消光比測(cè)試儀，分辨率最高的美國(guó)dBm Optics公司研制Model4810型偏振消光比測(cè)量?jī)x也僅有72dB，除此以外，美國(guó)General Photonics公司的ERM102型、韓國(guó)Fiberpro公司的ER2200型，日本Santec公司的PEM-330型最高消光比均只能達(dá)到50dB左右，無法滿足80dB以上高消光比Y波導(dǎo)器件的測(cè)試需求。

Y波導(dǎo)器件由輸入光纖、波導(dǎo)芯片和輸出光纖、調(diào)制電極等幾部分組成，至少包含一個(gè)輸入通道和兩個(gè)輸出通道。結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性要求除芯片消光比外，其余芯片的線性雙折射射、尾纖串音、插損損耗、輸出通道光程差，以及上述參數(shù)的溫度特性、電壓特性等性能也是必須進(jìn)行測(cè)量的參量。

白光干涉技術(shù)測(cè)量方法的出現(xiàn)，使高消光比的Y波導(dǎo)測(cè)試評(píng)價(jià)方法成為了可能。20世紀(jì)90年代初，法國(guó)Herve Lefevre等人(US 4893931)首次公開了基于白光干涉原理的OCDP系統(tǒng)，它采用超輻射發(fā)光二極管(SLD)和空間干涉光路測(cè)量結(jié)構(gòu)。法國(guó)Photonetics公司根據(jù)此專利研制了WIN-P 125和WIN-P 400兩種型號(hào)OCDP測(cè)試系統(tǒng)，主要用于較短(500m)和較長(zhǎng)(1600m)保偏光纖的偏振特性分析。其主要性能為偏振串音靈敏度為-70dB、動(dòng)態(tài)范圍為70dB，后經(jīng)過改進(jìn)，靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍分別提升到-80dB和80dB。但對(duì)于高消光比Y波導(dǎo)的測(cè)量還略顯不足。

2002年美國(guó)Fibersense Technology Corporation公司的Alfred Healy等人公開一種集成波導(dǎo)芯片的輸入/輸出光纖的耦合方法(US6870628)，利用白光干涉測(cè)量方法實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)芯片輸入/輸出光纖的耦合串音的測(cè)量；2004年北京航空航天大學(xué)的伊小素、肖文等人公開了一種光纖陀螺用集成光學(xué)調(diào)制器在線測(cè)試方法及其測(cè)試裝置(CN 200410003424.X)，可以實(shí)現(xiàn)器件的損耗、分光比等光學(xué)參數(shù)的測(cè)量；2007年北京航空航天大學(xué)的伊小素、徐小斌等人公開了一種Y波導(dǎo)芯片與保偏光纖在線對(duì)軸裝置及其在線對(duì)軸方法(CN 200710064176.3)，利用干涉光譜法同樣實(shí)現(xiàn)了波導(dǎo)芯片與波導(dǎo)輸入/輸出光纖串音的測(cè)量。但沒有涉及波導(dǎo)芯片消光比的測(cè)量問題。

2011年，天津大學(xué)張紅霞等人公開了一種光學(xué)偏振器件偏振消光比的檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置(CN 201110052231.3)，同樣采用空間干涉光路作為OCDP的核心裝置，通過檢測(cè)耦合點(diǎn)的耦合強(qiáng)度，推導(dǎo)出偏振消光比。該裝置適用于保偏光纖、保偏光纖耦合器、偏振器等多種光學(xué)偏振器件。與Herve Lefevre等人的方案相比，技術(shù)性能和指標(biāo)相近。

同年，美國(guó)通用光電公司(General Photonics Corporation)的姚曉天等人公開了一種用于保偏光纖和光學(xué)雙折射材料中分布式偏振串音測(cè)量的全光纖測(cè)量系統(tǒng)(US 20110277552，Measuring Distributed Polarization Crosstalk in Polarization Maintaining Fiber and Optical Birefringent Material)，利用在光程相關(guān)器之前增加光程延遲器，抑制偏振串音測(cè)量時(shí)雜散白光干涉信號(hào)的數(shù)量和幅度。該方法可以將全光纖測(cè)量系統(tǒng)的偏振串音靈敏度提高到-95dB，但動(dòng)態(tài)范圍保持在75dB。