[发明专利]一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置

说明书

一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，涉及集成光学领域；阵列波导光栅芯片、转换波导阵列、输入光纤和线阵图像传感器；其中，阵列波导光栅芯片为锥柱段结构；转换波导阵列为圆柱结构；转换波导阵列的轴向一端与阵列波导光栅芯片的轴向大端固定连接；阵列波导光栅芯片固定安装在阵列波导光栅芯片的轴向小端；线阵图像传感器设置在转换波导阵列的轴向另一端的外侧；线阵图像传感器的轴向另一端与外部采样电路连接；本发明在有限体积内实现AWG光输出线阵信号的实时测量，为微小型光纤光栅传感器解调仪、法布里‑珀罗传感器解调仪提供技术支撑，也可用于光通信链路监控等领域。

技术领域

本发明涉及一种集成光学领域，特别是一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置。

背景技术

阵列波导光栅(AWG)是光密集波分复用(DWDM)网络中的关键器件，在光通信中应用广泛。近年来AWG也逐渐被应用到光纤光栅传感器、法布里-珀罗传感器波长解调中，通过AWG各波导输出光强度来实现对目标传感器中心波长的解调。但是，目前AWG各波导输出光信号是通过与芯片连接的光纤导出的，在光强探测时采用光电探测器在光纤输出端进行测量，导致解调装置光纤数量多、电路复杂、体积庞大，不易进行便携式应用。

采用以CCD为代表的集成光电探测器可以有效降低光强探测电路的体积，以实现微小型解调装置。但是，AWG输出端波导阵列的长度大，波导间隔与CCD等集成光电探测器的像元间隔并不匹配，通过透镜耦合复杂程度高，光损耗和体积均难以符合应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，在有限体积内实现阵列波导光栅芯片光输出线阵信号的实时测量，为微小型光纤光栅传感器解调仪、法布里-珀罗传感器解调仪提供技术支撑，也可用于光通信链路监控等领域。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，包括阵列波导光栅芯片、转换波导阵列、输入光纤和线阵图像传感器；其中，阵列波导光栅芯片为锥柱段结构；转换波导阵列为圆柱结构；转换波导阵列的轴向一端与阵列波导光栅芯片的轴向大端固定连接；阵列波导光栅芯片固定安装在阵列波导光栅芯片的轴向小端；线阵图像传感器设置在转换波导阵列的轴向另一端的外侧；线阵图像传感器的轴向另一端与外部采样电路连接。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，所述的转换波导阵列包括n个输入波导、n个输出波导和n条光波导；其中，n个输入波导沿竖直方向均匀设置在转换波导阵列与阵列波导光栅芯片接触端的内壁上；n个输出波导沿竖直方向均匀设置在转换波导阵列与线阵图像传感器接触端的内壁上；n为不小于4的正整数；每个对应的输入波导与输出波导之间通过一条光波导固定连接。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，相邻两个输入波导的间距为127μm；相邻两个输出波导的间距为25kμm；其中，k为不小于1的正整数。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，所述线阵图像传感器包括n个探测像元；n个探测像元沿竖直方向均匀设置在线阵图像传感器朝向转换波导阵列一端的内壁；且n个探测像元与n个输出波导一一对应。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，所述输出波导所在转换波导阵列的端面与探测像元所在线阵图像传感器的端面平行；且转换波导阵列与线阵图像传感器相距0-90μm。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，所述探测像元的光电响应大于0.8W/A；线阵图像传感器的帧扫描速率大于1KHz。

在上述的一种阵列波导光栅输出光信号集成测量装置，所述转换波导阵列的插入损耗小于9dB。