[发明专利]一种Y波导双通道光学性能测量装置

权利要求书

1.一种Y波导双通道光学性能测量装置，包括高偏振宽谱光源(1)、待测Y波导(2)、光学干涉扫描解调装置(3)、偏振串音检测与记录装置(4)，其特征是：

待测Y波导(2)的第一通道(2B)输出保偏尾纤(22)、第二通道(2C)输出保偏尾纤(23)分别与光学干涉扫描解调装置(3)的第一输入端(311)、第二输入端(312)连接，构成马赫-泽德干涉仪；

光学干涉扫描解调装置(3)依次由光程发生器(32)、光程扫描装置(37)和光电探测器(341，342)连接构成；

光学干涉扫描解调装置(3)的光程扫描台(372)通过一次光程扫描，偏振串音检测与记录装置(4)即检测到光学干涉扫描解调装置(3)的输出端的光电探测器(341，342)输出的光信号，利用内置的Y波导(2)偏振串音识别与处理，同时记录与处理Y波导(2)的第一、二输出通道(2B，2C)的偏振串音数据，一次获得其全部光学性能，包括：Y波导两输出通道间的波导芯片消光比、线性双折射、插入损耗、尾纤串音的绝对值；

所述的光学干涉扫描解调装置(3)的光程发生器(32)的第一输入端(311)、第二输入端(312)分别通过旋转连接器(301，302)连接待测Y波导(2)的第一、二输出通道延长保偏尾纤(22，23)，与待测Y波导(2)构成马赫-泽德白光干涉仪；光学干涉扫描解调装置(3)的光程发生器(32)的一个输出端(36)连接光程扫描装置(37)的光纤准直透镜(371)；光学干涉扫描解调装置(3)的光程发生器(32)另外两个光信号输出端(331，332)分别连接光电探测器(341，342)；光学干涉扫描解调装置(3)的光程扫描装置(37)由光纤准直透镜(371)和光程扫描台(372)构成；

所述的光程发生器(32)，由检偏器(321，322)、单模光纤三端环形器(3241)和单模光纤耦合器(3271)组成，其构成元件的连接关系是：

单模光纤耦合器的两个输入端(3261，3262)分别连接检偏器(321)的输出端和三端单模光纤环形器(3241)的一个输出端；三端单模光纤环形器(3241)一个输入端(323)与检偏器(322)连接，一个输出端作为光程发生器(32)的输出端(36)；检偏器(321，322)的保偏输入尾纤分别作为光程发生器(32)的第一输入端(311)、第二输入端(312)；

或所述的光程发生器(32)，由检偏器(321，322)、保偏光纤三端环形器(3242)和保偏光纤耦合器(3272)组成，其构成元件连接关系是：

保偏光纤耦合器(3272)两个输出端(3281，3282)分别与检偏器(321，322)的输入端保偏尾纤(3211，3212)连接，其对轴角度为0°～0°；检偏器的两个输出端(331，332)和保偏光纤耦合器的一个输出端分别作为光程发生器(32)的三个输入端，第四个输入端连接保偏光纤三端环形器(3242)的一个输出端(3263)，其对轴角度为0°～0°；保偏光纤三端环形器(3242)的一个输入端作为光程发生器(32)第二输入端(312)，另一个输出端作为光程发生器(32)的输出端(36)；

或所述的光程发生器(32)，由偏振分束器(3273)和保偏光纤三端环形器(3242)组成，其构成元件的连接关系是：

偏振分束器(3273)两个输出端作为光程发生器(32)的输出端(331，332)；偏振分束器(3273)的一个输入端作为光程发生器(32)的第一输入端(311)，另一个输入端(3265)与保偏光纤三端环形器(3242)的一个输出端(3263)连接，其对轴角度为0°～0°；保偏光纤三端环形器(3242)的一个输入端作为光程发生器(32)的第二输入端(312)，另一个输出端作为光程发生器(32)的输出端(36)；

所述的Y波导(2)和光学干涉扫描解调装置(3)，以及高偏振宽谱光源之间的连接关系是：Y波导(2)的输入端(2A)与高偏振宽谱光源(1)的起偏器(18)输出尾纤(19)用旋转连接器连接；Y波导(2)的第一、二输出通道(2B，2C)的输出保偏尾纤(22，23)，分别与光学干涉扫描解调装置(3)的光程发生器(32)的两个输入端(311，312)使用旋转连接器连接；光学干涉扫描解调装置(3)的两个输出端(331，332)连接光电探测器(341，342)，将转换的电信号送给偏振串音检测与记录装置(4)进行处理；

所述的Y波导的输入保偏尾纤长度l_W-i与两个输出保偏尾纤长度l_W-o-1、l_W-o-2产生的光程，分别要求满足下式：

S_W-i＝l_W-i×Δn_f>S_ripple

S_W-o-1＝l_W-o-1×Δn_f且S_W-o-2＝l_W-o-2×Δn_f>S_W＝l_W×Δn_W

其中，Δn_f为保偏尾纤线性双折射，Δn_W波导芯片的线性双折射，S_ripple为光源二阶相干峰的光程最大值，S_W是波导芯片快慢轴之间的光程差；

如若不满足上述条件，则分别需要给其焊接延长保偏光纤长度分别为l_f-i、l_f-o-1、l_f-o-2，且对轴角度均为0°～0°，并满足下式：

S_f-i＝l_f-i×Δn_f>S_ripple，S_f-o-1＝l_f-o-1×Δn_f且S_f-o-2＝l_f-o-1×Δn_f>S_W＝l_W×Δn_W；

两个通道的干涉峰关系如下：

I(Sout1)out1I(0)out1=R(Sout1)+ρf-iR(Sout1+Sf-i)+ρW-iR[Sout1+(Sf-i+SW-i)]+ρf-o-1R(Sout1+Sf-o-1)+ρW-o-1R[Sout1+(Sf-o-1+SW-o-1)]+ϵchip1R[Sout1+(Sf-i+SW-i+Sf-o-1+SW-o-1+SW-1)]I(Sout2)out2I(0)out2=R(Sout2)+ρf-iR(Sout2-Sf-i)+ρW-iR[Sout2-(Sf-i+SW-i-2)]+ρf-oR(Sout2-Sf-o-2)+ρW-oR[Sout2-(Sf-o-2+SW-o-2)]+ϵchip2R[Sout2-(Sf-i+SW-i-2+Sf-o-2+SW-o-2+SW2)]]]>

式中：I(S_out1)、I(S_out2)分别表示Y波导第一通道和第二通道的白光干涉信号幅度；S_out1、S_out2分别代表干涉仪两臂的光程扫描延迟量，I(0)_out1、I(0)_out2分别光程差为零时，表示白光干涉信号的最大峰值幅度；R(S)为宽谱光源的归一化自相干函数，R(0)＝1，传输光的白光干涉峰值信号幅度，光程差为零；R(S)＝0；S_f-i、S_f-o-1、S_f-o-2、S_W-i、S_W-o-1、S_W-o-2、S_W-1、S_W-2分别为输入延长光纤、第一输出通道延长光纤、第二输出通道延长光纤、波导输入尾纤、波导第一输出通道尾纤、波导第二输出通道尾纤、第一输出通道波导传输光程、第二输出通道波导传输光程所对应的光程延迟量，当慢轴光程超前于快轴光程时，上述延迟量定义为+；当慢轴光程落后于快轴光程时，上述延迟量定义为-，各光程延迟量依次表示为：

S_f-i＝l_f-i×Δn_f

S_W-i＝l_W-i×Δn_f

S_f-o-1＝l_f-o-1×Δn_f

S_f-o-2＝l_f-o-2×Δn_f

S_W-o-1＝l_W-o-1×Δn_f

S_W-o-2＝l_W-o-2×Δn_f

S_W-1＝l_W-1×Δn_W

S_W-2＝l_W-2×Δn_W，

式中，l_f-i、l_f-o-1、l_f-o-2、l_W-i、l_W-o-1、l_W-o-2、l_W-1、l_W-2分别为输入延长光纤、第一输出通道延长光纤、第二输出通道延长光纤、波导输入尾纤、波导第一输出通道尾纤、波导第二输出通道尾纤、第一输出通道波导芯片、第二输出通道波导芯片的长度，Δn_f、Δn_W分别为保偏光纤和波导芯片的线性双折射；ρ_f-i、ρ_f-o-1、ρ_f-o-2分别为波导输入延长光纤与波导输入尾纤、第一输出通道的延长光纤与波导输出尾纤、第二输出通道的延长光纤与波导输出尾纤的焊点偏振串音功率因子，ρ_W-i、ρ_W-o-1、ρ_W-o-2分别为波导输入、第一输出尾纤、第二输出尾纤与波导芯片的偏振串音功率因子，分别为第一、第二通道测量的Y波导芯片偏振串音。