[发明专利]一种Y波导参数测量仪、测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种Y波导参数测量仪、测量系统及测量方法。所述Y波导参数测量仪包括：光源、可调光衰减器、环形器、光探测器、光路变换装置和上位机。光源的输出端连接可调光衰减器的输入端，可调光衰减器的输出端连接环形器的第一端口；环形器的第二端口连接待测Y波导的主干的一端；主干的另一端与待测Y波导的第一分叉的一端和待测Y波导的第二分叉的一端连接；第一分叉的另一端连接光路变换装置的第一端口；第二分叉的另一端连接光路变换装置的第二端口；环形器的第三端口连接光探测器的输入端；光探测器的输出端连接上位机。本发明基于传统萨格纳克干涉仪的测量方法，实现多参量测量，且测量步骤简单、成本大幅度低，一键式全自动测量。

技术领域

本发明涉及测量领域，特别是涉及一种Y波导参数测量仪、测量系统及测量方法。

背景技术

Y分支光学调制器，又称Y波导相位调制器，简称Y波导，是作为光纤陀螺的专用调制器件，并在光纤传感与光电信号处理领域有着广泛的应用。Y波导的原理是外加电压信号通过Y波导两侧的电极产生调制电场，从而改变波导的有效折射率，实现对传输光信号的相位调制。Y波导的关键参数包括半波电压、波形斜度、分光比、消光比、插入损耗等。

半波电压是引起相位延迟为π时所需偏置电压的改变量，即相位延迟为π时所需要的调制电压为半波电压。半波电压的大小除与Y波导本身的参数，如光电系数、非常光折射率、调制电极宽度等有关外，还与所使用光源的中心波长及环境温度密切相关，波长越大，半波电压值越大，环境温度越高，半波电压值越小。因此光源中心波长的漂移以及环境温度的变化将直接影响Y波导的半波电压测试结果的稳定性与准确性。

波形斜度也称为直流相位漂移，是指直波导在低频或是静态调制电场作用下，其输出相位差的直流漂移量的归一化值。产生这一现象的原因是由于对Y波导电极施加外加电压后，LiNbO₃晶体和电极之间的SiO₂薄膜在器件制备过程中极易受到OH^-和碱金属离子的污染，在SiO₂薄膜中形成大量的可移动电荷，这些电荷在外加电场的作用下发生移动，在LiNbO₃晶体中产生感应电场，此电场与外加调制电场相叠加，引起干涉系统响应输出的波形畸变，导致在干涉输出的静态工作点上出现了直流漂移的现象。

分光比是表征Y波导分束功能的参数，接近1:1的分光比可减小散粒噪声所带来的等效相位误差，提高系统信噪比。可以通过计算Y波导输出的两光束光强的比值实现分光比的测量。

目前，由于测量方法与器件的局限性，测量过程中极易受外界环境的温度、磁场、振动等影响，测量Y波导各项参数的方案与设备主要停留在研究阶段与起步阶段。由于设备功能的不完善与不成熟，测量效率低，且人为因素造成的误差不可忽略，致使实际的测量值与真实值差异较大，且测量结果精准性、稳定性与可靠性普遍偏低，同时，现有波导测试仪测试过程复杂、测量参量单一且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种Y波导参数测量仪、测量系统及测量方法，以实现多参量的测量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种Y波导参数测量仪，包括：光源、可调光衰减器、环形器、光探测器、光路变换装置和上位机；

所述光源的输出端连接所述可调光衰减器的输入端，所述可调光衰减器的输出端连接所述环形器的第一端口；所述环形器的第二端口连接待测Y波导的主干的一端；所述主干的另一端分别与所述待测Y波导的第一分叉的一端和所述待测Y波导的第二分叉的一端连接；所述第一分叉的另一端连接所述光路变换装置的第一端口；所述第二分叉的另一端连接所述光路变换装置的第二端口；所述环形器的第三端口连接所述光探测器的输入端；所述光探测器的输出端连接所述上位机；