專利名稱：平面光波導損耗測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學測量儀器領域，具體涉及一種測量平面光波導損耗的裝置。
背景技術：
損耗是表征集成光學器件最重要參量之一，損耗的測量可以對評估和優(yōu)化波導制作提供非常有用的信息。目前已存在一些損耗測量方法，如分段端射耦合法、F-P腔法，它們雖然測量精度很高，但是存在著或者具有破壞性或者要求條件苛刻并且需要端面很好的拋光等不足。棱鏡耦合器用于平面光波導的損耗測量可以避免這些問題。
與本實用新型相近的現(xiàn)有技術是Boudrioua等人發(fā)表在OpticsCommunications 137(1997)37-40上的文章，題目是“New approach for lossmeasurements in opticl planar waveguides”。公開的裝置如圖1所示。其結構包括激光光源1、直角棱鏡5、反射光探測器8、透射光探測器18等，還應該有測角轉盤、信號放大和A/D轉換器和計算機等部分。利用單個滑動的入射耦合直角棱鏡5，通過調節(jié)不同位置處光的耦合點及耦合間隙大小，使兩位置處耦合進波導的光功率相同，然后利用測得的兩位置的透射功率及滑動距離可求出波導的損耗系數(shù)。這種方法通過監(jiān)測直角棱鏡反射光兩位置處的耦合，由于直角棱鏡的滑動，考慮到測角轉盤的轉動，調節(jié)耦合點時還需要調整激光器的位置，操作起來很不方便，并且波導出射端面需要很好的拋光。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是提供一種不需要拋光波導出射端面、操作方便的平面光波導損耗測量儀器。
本實用新型的結構各部分包括激光器、偏振片、測角轉盤、直角棱鏡、反射光光電轉換器、透射光光電轉換器、信號放大和A/D轉換器、計算機；結構還有對稱棱鏡、對稱棱鏡夾具和直角棱鏡夾具。對稱棱鏡安裝在對稱棱鏡夾具內(nèi)固定在測角轉盤上，對稱棱鏡底邊中點與測角轉盤軸心重合；直角棱鏡安裝在直角棱鏡夾具內(nèi)放置在測角轉盤上。各部件的位置關系按光路順序為激光器、偏振片、對稱棱鏡；一部分光經(jīng)對稱棱鏡反射后，傳送到反射光光電轉換器；另一部分光經(jīng)對稱棱鏡耦合到待測波導樣品再耦合到直角棱鏡，傳送到透射光光電轉換器；反射光光電轉換器和透射光光電轉換器將光信號轉變?yōu)殡娦盘栞斔徒o信號放大和A/D轉換器和計算機。
所說的對稱棱鏡夾具和直角棱鏡夾具是一端帶有螺桿的縱截面為凵型的裝置。使用時對稱棱鏡底面中心對著螺桿的頂端，直角棱鏡靠近直角頂點的位置對著螺桿的頂端，在棱鏡底面與螺桿頂端之間夾著待測波導樣品，隨著螺桿的旋進，會使棱鏡和待測波導樣品的耦合間隙變小。
儀器工作時，調整光路，確保激光束通過偏振器投射到棱鏡底的中點，做到耦合光斑位于對稱棱鏡底壓力點處且在同步角(波導中出現(xiàn)傳輸條紋時測角轉盤的角度)范圍內(nèi)隨測角轉盤的轉動基本保持不動。調節(jié)棱鏡夾具的螺釘使對稱棱鏡和光波導的耦合間隙達到高的耦合效率。轉動測角轉盤，通過兩光電轉換器分別記錄該位置對稱棱鏡反射光功率和直角棱鏡透射光功率；松開對稱棱鏡夾具的螺釘，沿對稱棱鏡底面滑動波導樣品，此時固定在波導樣品上的直角棱鏡隨波導樣品一起滑動，再調節(jié)松開的螺釘并與記錄的反射光功率比較直至二者相同為止，并記錄此時的直角棱鏡透射光功率，結合兩組透射光功率以及滑動距離，即能計算出每個激勵模式的損耗系數(shù)。測量量和計算方法與背景技術相同。
本實用新型采用一個對稱棱鏡和一個直角棱鏡，測量過程中對稱棱鏡位置不變，直角棱鏡固定在波導樣品上且隨波導樣品一起滑動，只需調節(jié)對稱棱鏡夾具上的螺釘以控制耦合間隙即可實現(xiàn)光波導損耗的測量。整個測量系統(tǒng)原理簡單，操作方便，精度可達到±0.02dB/cm，可廣泛應用于集成光學領域。
圖1是背景技術的裝置結構示意圖。
圖2是本實用新型的平面光波導損耗測量儀結構示意圖。
圖3是本實用新型的一種棱鏡夾具立體效果圖。
圖4是Z1和Z2處對稱棱鏡反射光功率與入射角的關系曲線。
圖5是Z1和Z2處直角棱鏡透射光功率與入射角的關系曲線。
具體實施方式
實施例1 結合附圖說明本實用新型的結構本實用新型的裝置如圖2所示。各部分包括1為激光器，可以是氦氖激光器，也可以是半導體激光器，要求激光器輸出功率穩(wěn)定；2為偏振片，用以確定激光的偏振方向，選擇TE或TM模測量；3為測角轉盤，測角轉盤可以是手動測角，也可以步進電機驅動通過計算機記錄轉角大?。?為對稱棱鏡，5為直角棱鏡，兩棱鏡選用高折射率材料；6為待測波導樣品；7為對稱棱鏡夾具，17為直角棱鏡夾具，兩棱鏡夾具用于調節(jié)棱鏡與波導的間隙和確定波導與棱鏡在測角轉盤上的位置；對稱棱鏡4安裝在對稱棱鏡夾具7內(nèi)固定在測角轉盤3上，對稱棱鏡4的底邊中點與測角轉盤3的軸心重合；直角棱鏡5安裝在直角棱鏡夾具17內(nèi)放置在測角轉盤3上。直角棱鏡5能隨待測波導樣品6的軸向平動而改變相對于對稱棱鏡4的位置，能隨測角轉盤3的轉動而同步轉動。8為反射光光電轉換器，18為透射光光電轉換器，分別用以接收對稱棱鏡4的反射光和直角棱鏡5的透射光，并將光信號轉換成電信號；9為信號放大和A/D轉換器；10為計算機。
為方便接收對稱棱鏡4的反射光，即，在直角棱鏡5與對稱棱鏡4位置較近時，直角棱鏡5擋不著對稱棱鏡4的反射光，對稱棱鏡4的底角應大于60度且小于90度。
實施例2 結合附圖說明對稱棱鏡夾具和直角棱鏡夾具的結構對稱棱鏡夾具7和直角棱鏡夾具17的結構是相同的，是一端帶有螺桿的縱截面為凵型的裝置。如圖3所示，11為夾具框，其縱截面為凵型，一端圓孔13內(nèi)帶有螺紋；12為螺桿，通過帶有螺紋的圓孔13能旋進旋出。對稱棱鏡夾具7和直角棱鏡夾具17分別用于固定對稱棱鏡4和直角棱鏡5，還用于調節(jié)棱鏡和待測波導樣品的耦合間隙。
實施例3 對一種波導損耗的測量實例待測波導樣品為Ag/Na離子交換玻璃波導。波導制備的條件如下基底為BK7玻璃，熔鹽質量配比為AgNO3∶NaNO3＝1∶9，在340℃條件下進行離子交換4小時。在激光TM偏振態(tài)激勵時存在四個模式，測試過程中波導樣品滑動0.5cm，滑動前后兩位置Z1和Z2處入射對稱棱鏡反射光功率和出射直角棱鏡透射光功率與入射角(入射光與對稱棱鏡側面法線的夾角)的關系曲線分別示于圖4和圖5。圖4和圖5中橫坐標均指入射角，縱坐標分別是對稱棱鏡反射光功率和直角棱鏡透射光功率。由于最高階模受外界影響較大，我們只考慮前三階模，結合兩組透射光功率以及滑動距離它們的損耗系數(shù)分別為0.60、0.74和0.97dB/cm，測量精度為±0.02dB/cm。
權利要求1.一種平面光波導損耗測量儀，結構各部分包括激光器(1)、偏振片(2)、測角轉盤(3)、直角棱鏡(5)、反射光光電轉換器(8)、透射光光電轉換器(18)、信號放大和A/D轉換器(9)、計算機(10)；反射光光電轉換器(8)和透射光光電轉換器(18)將光信號轉變?yōu)殡娦盘栞斔徒o信號放大和A/D轉換器(9)和計算機(10)；其特征在于，結構還有對稱棱鏡(4)、對稱棱鏡夾具(7)和直角棱鏡夾具(17)；對稱棱鏡(4)安裝在對稱棱鏡夾具(7)內(nèi)固定在測角轉盤(3)上，對稱棱鏡(4)底邊中點與測角轉盤(3)軸心重合；直角棱鏡(5)安裝在直角棱鏡夾具(17)內(nèi)放置在測角轉盤(3)上；各部件的位置關系按光路順序為激光器(1)、偏振片(2)、對稱棱鏡(4)，一部分光經(jīng)對稱棱鏡(4)反射后，傳送到反射光光電轉換器(8)；另一部分光經(jīng)對稱棱鏡(4)耦合到待測波導樣品(6)再耦合到直角棱鏡(5)，傳送到透射光光電轉換器(18)。
2.按照權利要求1所述的平面光波導損耗測量儀，其特征在于，所說的對稱棱鏡夾具(7)和直角棱鏡夾具(17)是一端帶有螺桿的縱截面為 型的裝置。
3.按照權利要求1或2所述的平面光波導損耗測量儀，其特征在于，所說的對稱棱鏡(4)的底角大于60度且小于90度。
專利摘要本實用新型的平面光波導損耗測量儀屬于光學測量儀器領域。結構包括激光器1、偏振片2、測角轉盤3、對稱棱鏡4、直角棱鏡5、對稱棱鏡夾具7、直角棱鏡夾具17、反射光光電轉換器8、透射光光電轉換器18、信號放大和A/D轉換器9、計算機10。對稱棱鏡4安裝在對稱棱鏡夾具7內(nèi)固定在測角轉盤3上，對稱棱鏡4底邊中點與測角轉盤3軸心重合；直角棱鏡5安裝在直角棱鏡夾具17內(nèi)放置在測角轉盤3上。損耗是表征集成光學器件最重要參量之一，損耗的測量對評估和優(yōu)化波導器件制作提供有用的信息。本實用新型整個測量系統(tǒng)原理簡單，操作方便，精度達到±0.02dB/cm，可廣泛應用于集成光學領域。
文檔編號G01M11/00GK2752744SQ200420012609
公開日2006年1月18日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者高錦岳, 韋玨 申請人:吉林大學