[发明专利]光波导器件全息谱测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种光波导器件全息谱测量方法及装置。该方法是将宽带光源分成三束光并传输到待测光波导、固定光程光路及反射镜，得到两路信号光和一路参考光；将参考光与两路信号光干涉得到两个干涉光并经光电转换得到两个电信号；在反射镜移动过程中，连续采样并AD转换两个电信号而得到两组数据，对这两组数据分别进行傅里叶变换；用傅里叶变换的两个振幅计算出光波导的振幅谱，用傅里叶变换的实部和虚部计算出光波导的相位谱。基于该方法，由宽带光源、分光/合光器、固定光程光路、可移动反射镜、光电探测器、数据采集系统和计算机可构成光波导器件全息谱测量装置。本发明具有抗干扰性强，精度高，可同时测量光波导器件的振幅谱和相位谱等优点。

技术领域

本发明涉及光学传感与测量领域，特别地，涉及一种光波导器件全息谱测量方法及装置，属于光谱测量领域。

背景技术

光波导器件可广泛用于光纤通信、光学传感、集成光学、生化物理、医学诊断等领域。随着光波导器件制作技术的提高及应用领域的扩展，人们对光波导器件特性测试的要求也越来越高。光波导器件的全息谱包括振幅谱和相位谱信息，包含了光波导器件的内部结构与特性信息。全息谱的获取需要高可靠性、高灵敏度、高分辨率的振幅谱及相位谱测量系统，以实现对光波导器件有效的监测。因此，光波导器件全息谱的测量方法具有很重要的作用和广阔的应用前景。

目前，光波导器件光谱特性的测量方法主要有调制相移法、低相干干涉法等。调制相移法可同时测量光波导器件的振幅谱和相位谱。调制相移法是将可调谐激光器输出的光波经射频RF信号调制后分为两路光，一路光经光电探测器转换为参考电信号并输入到矢量网络分析仪；另一路光入射到光波导器件并被反射，反射回的光波经光电探测器转换为被测电信号并输入到矢量网络分析仪；矢量网络分析仪对参考电信号和被测电信号进行相位和振幅比较，从而得到光波导器件的振幅谱和相位谱，再由振幅谱和相位谱构成全息谱。其测量系统需要可调谐激光器、矢量网络分析仪,还需对波长进行扫描。因此其成本较高，测量与数据处理的时间较长，另外光源与射频RF信号的频率相差太大而导致其误差较大。

低相干干涉法主要用于测量光波导器件的相位谱。在该方法中，低相干光源被分为两束光，分别传输到反射镜和待测光波导器件；反射镜和待测光波导器件的反射光产生干涉信号并被光电探测器转换为电信号，扫描移动反射镜并得到被测器件内不同位置的反射光强信息，对该反射光强信息进行傅里叶变换可得到光波导器件的相位谱，也可计算得到幅值谱。该方法可以测量被测器件的振幅谱或相位谱，但所测量的振幅谱包含了光源光谱，光源光谱会带来较大的测量误差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可同时高精度测量光波导器件的振幅谱和相位谱，并消除光源光谱分布不均引起的测量误差，也适用于时延谱和色散谱的测量，能够实现多变量、多特性测量的光波导器件全息谱测量方法；以及抗干扰能力强、操作方便、测量精度以及效率高、易于实现的光波导器件全息谱测量装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种光波导器件全息谱测量方法，包括如下步骤：

(1)将宽带光源经过分光处理后形成三束光，分别为第一束光、第二束光和第三束光；将所述第一束光传输到待测光波导器件，反射得到第一信号光；将所述第二束光传输到光程恒定的固定光程光路，反射或透射得到第二信号光；将第三束光传输到可移动的反射镜，反射后得到参考光；

(2)将所述参考光经过分光处理后得到第一参考光和第二参考光，将所述第一参考光与所述第一信号光干涉得到干涉光a，将所述第二参考光与所述第二信号光干涉得到干涉光b；

(3)将所述干涉光a和干涉光b分别进行光电转换后得到电信号A和电信号B；在移动所述反射镜的过程中，对所述电信号A和电信号B进行连续采集，分别得到数据组A和数据组B；