一种波长测量系统的制作方法

本实用新型涉及激光技术领域，特别是涉及一种波长测量系统。

背景技术：

在光通讯领域发射机光源的生产环节中，从晶圆生长，芯片的切割、封装，元器件的耦合、封装、再到模块的组装，中间经过了数十道复杂的工序，每一个工序都需要大量的波长测量操作。如果光源为可调谐激光器，相比于固定波长激光器，波长测试的工作量更是成倍地增加，为找出激光器的工作点，需要测量波长的测试次数将多达几万甚至数十万次。

基于发射机光源生产中大量的波长测量需求，采用常规的光谱分析仪或波长计来测量会带来巨大的时间成本和设备价格成本。本实用新型提供一种波长测量系统，用以解决波长测试的成本问题，实现快速、精准、低成本地测量激光波长。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本实用新型实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种波长测量系统。

为了解决上述问题，本实用新型实施例公开了一种波长测量系统，包括：

分光模块、双法布里-玻罗干涉标准具模块、线性滤波器、第一光电探测器以及第二光电探测器；

所述分光模块用于将输入的待测激光分成多路，并分别输入到所述线性滤波器、所述第一光电探测器和所述双法布里-玻罗干涉标准具模块；

入射到所述线性滤波器的激光输出到所述第二光电探测器；

所述第一光电探测器测量的光电流和所述第二光电探测器测量的光电流用于计算激光通过线性滤波器的透射率，用以测量初步波长；

所述双法布里-玻罗干涉标准具模块用于测量多个精确波长，所述多个精确波长与所述初步波长用于确定所述待测激光的波长。

优选的，所述双法布里-玻罗干涉标准具模块包括：第一分光镜、第二分光镜、第一法布里-玻罗干涉标准具、第二法布里-玻罗干涉标准具、第三光电探测器、第四光电探测器、第五光电探测器、第六光电探测器；

入射到所述双法布里-玻罗干涉标准具模块的激光经过所述第一分光镜后，一部分激光被反射进入所述第一法布里-玻罗干涉标准具，另一部分透过所述第一分光镜进入所述第二分光镜；

入射到所述第一法布里-玻罗干涉标准具的激光输出到所述第三光电探测器；

入射到所述第二分光镜的激光，一部分被反射进入所述第二法布里-玻罗干涉标准具，另一部分透过所述第二分光镜输出到所述第四光电探测器；

入射到所述第二法布里-玻罗干涉标准具的激光，一部分通过所述第二法布里-玻罗干涉标准具进入所述第五光电探测器；另一部分被所述第二法布里-玻罗干涉标准具反射，再次进入所述第二分光镜；

由所述第二法布里-玻罗干涉标准具反射进入所述第二分光镜的激光，一部分透过所述第二反光镜进入所述第六光电探测器；

所述第三光电探测器测量的光电流和所述第四光电探测器测量的光电流用于计算激光通过所述第一法布里-玻罗干涉标准具的透射率，用以确定多个第一精确波长；

所述第五光电探测器测量的光电流和所述第六光电探测器测量的光电流用于计算激光通过所述第二法布里-玻罗干涉标准具的透射率，用以确定多个第二精确波长；

所述多个第一精确波长、所述多个第二精确波长，与所述初步波长用于确定所述待测激光的波长。

优选的，所述分光模块包括：1X4分光器、光耦合器、平面光波导式的分光器件。

优选的，所述第一法布里-玻罗干涉标准具和所述第二法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线的频率周期相同。

优选的，所述第一法布里-玻罗干涉标准具和所述第二法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线的频率周期，小于所述线性滤波器的频率误差范围。

优选的，所述第一法布里-玻罗干涉标准具和所述第二法布里-玻罗干涉标准具之间的透射率谱线的最大值点的位置错开四分之一个频率周期。

优选的，所述分光模块、所述双法布里-玻罗干涉标准具模块、所述线性滤波器、所述第一光电探测器以及所述第二光电探测器为光纤器件；

所述分光模块与所述线性滤波器通过光纤连接器连接；

所述线性滤波器与所述第二光电探测器通过光纤连接器连接；

所述分光模块与所述第一光电探测器通过光纤连接器连接；

所述分光模块与所述双法布里-玻罗干涉标准具模块通过光纤连接器连接。

优选的，所述双法布里-玻罗干涉标准具模块还包括光纤准直器，所述光纤准直器用于将光纤连接器输出的入射光转换为准直光。

本实用新型实施例包括以下优点：

在本实用新型实施例中，利用线性滤波器可以大致的测量激光的波长。在线性滤波器的频率误差范围内，双法布里-玻罗干涉标准具模块中的两个法布里-玻罗干涉标准具可以实现在连续的频域内高精度的测量激光波长。

本实用新型实施例的波长测量系统测量波长时，只需测量系统中六个光电探测器的光电流信息即可测得波长，把测量波长转化为测量光电流，能实现微秒级别高速的测量波长。

整个波长测量系统的结构简单，极大地降低波长测量的成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种波长测量系统实施例的结构框图；

图2是为本实用新型实施例中线性滤波器的透射率谱线图；

图3是法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线的示意图；

图4是本实用新型实施例中双法布里-玻罗干涉标准具模块测量波长的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

激光波长的测量，通常用光谱分析仪或波长计这两种设备测量。光谱分析仪的出现至今有很长的历史，采用的技术也比较多，主要有棱镜光谱仪和光栅光谱仪。在光通信领域，激光波长的测量主要使用波长计。波长计的测量精度较高。

光谱分析仪测量波长的精度较差，各种型号的光谱分析仪的波长精度从10pm至100pm不等，测量的时间也长，从0.2秒到0.5秒不等。波长计测量激光波长，虽测量精度高，但测量时间也长，从0.25秒至0.5秒不等。光谱分析仪及波长计设备都非常昂贵，一个台设备的价格要数万美元，造成了波长测量的成本非常高。

参照图1，示出了本实用新型的一种波长测量系统实施例的结构框图，具体可以包括：

分光模块11、双法布里-玻罗干涉标准具Etalon模块12、线性滤波器13、第一光电探测器14以及第二光电探测器15；

所述分光模块11用于将输入的待测激光分成多路，并分别输入到所述线性滤波器13、所述第一光电探测器14和所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12；

在本实用新型实施例中，分光模块11可以包括：1X4分光器、光耦合器、平面光波导式的分光器件；

入射到所述线性滤波器13的激光输出到所述第二光电探测器15；

所述第一光电探测器14测量的光电流和所述第二光电探测器15测量的光电流用于计算激光通过线性滤波器13的透射率，用以测量初步波长；

所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12用于测量多个精确波长，所述多个精确波长与所述初步波长用于确定所述待测激光的波长。

参照图2所示为本实用新型实施例中线性滤波器的透射率谱线图。

线性滤波器的透射率随波长单调递增(或者是递减)，利用谱线中透射率与波长的对应关系，可以利用它来测量波长。如果待测激光通过线性滤波器的透射率知道了，就可以通过线性滤波器谱线中透射率与波长的关系，得到波长。本实用新型实施例的波长测量系统利用第一光电探测器测量参考光的光电流，利用第二光电探测器测量线性滤波器透射光的光电流。将第二光电探测器测量的光电流除以第一光电探测器测量的光电流得到透射率，进而根据透射率谱线得到初步波长。

由于线性滤波器的制作工艺、非线性效应等因素影响，其测得的波长存在一定误差，但是可以把待测激光波长确定在一个较小的范围，这时利用双法布里-玻罗干涉标准具模块在这个误差范围内精确测量波长。

在本实用新型实施例中，利用线性滤波器可以大致的测量激光的波长。在线性滤波器的频率误差范围内，双法布里-玻罗干涉标准具模块中的两个法布里-玻罗干涉标准具可以实现在连续的频域内高精度的测量激光波长。

在本实用新型实施例中，所述分光模块11、所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12、所述线性滤波器13、所述第一光电探测器14以及所述第二光电探测器15都为光纤器件；

所述分光模块11与所述线性滤波器13通过光纤连接器连接；

所述线性滤波器13与所述第二光电探测器15通过光纤连接器连接；

所述分光模块11与所述第一光电探测器14通过光纤连接器连接；

所述分光模块11与所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12通过光纤连接器连接。

在本实用新型实施例中，双法布里-玻罗干涉标准具模块12可以包括：第一分光镜121、第二分光镜122、第一法布里-玻罗干涉标准具123、第二法布里-玻罗干涉标准具124、第三光电探测器125、第四光电探测器126、第五光电探测器127、第六光电探测器128；

入射到所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12的激光经过所述第一分光镜121后，一部分激光被第一分光镜121反射进入所述第一法布里-玻罗干涉标准具123，另一部分透过所述第一分光镜121进入所述第二分光镜122；

入射到所述第一法布里-玻罗干涉标准具123的激光输出到所述第三光电探测器125；

入射到所述第二分光镜122的激光，一部分被所述第二分光镜122反射进入所述第二法布里-玻罗干涉标准具124，另一部分透过所述第二分光镜122输出到所述第四光电探测器126；

入射到所述第二法布里-玻罗干涉标准具124的激光，一部分通过所述第二法布里-玻罗干涉标准具124进入所述第五光电探测器127；另一部分被所述第二法布里-玻罗干涉标准具124反射，再次进入所述第二分光镜122；

由所述第二法布里-玻罗干涉标准具124反射进入所述第二分光镜122的激光，一部分透过所述第二反光镜122进入所述第六光电探测器128；

所述第三光电探测器125测量的光电流和所述第四光电探测器126测量的光电流用于计算激光通过所述第一法布里-玻罗干涉标准具123的透射率，用以确定多个第一精确波长；

所述第五光电探测器127测量的光电流和所述第六光电探测器128测量的光电流用于计算激光通过所述第二法布里-玻罗干涉标准具124的透射率，用以确定多个第二精确波长；

所述多个第一精确波长、所述多个第二精确波长，与所述初步波长用于确定所述待测激光的波长。

参照图3为法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线的示意图。经过法布里-玻罗干涉标准具的激光的透射率，随激光的频率呈周期性变化，并且频率周期较小，因此可以用于准确的测量激光频率。

由于法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线是周期性的，因此一个透射率对应多个频率，也就是一个透射率对应多个波长。通常法布里-玻罗干涉标准具被制作为精确测量某一频率段内的频率，测量范围在一个或几个频率周期之间。也就是说通过一个法布里-玻罗干涉标准具的激光的透射率所对应的测量波长是在一固定频率段内的。

又由于线性滤波器能唯一确定初步波长，因此可以将多个第一精确波长中与初步波长最接近的波长，或者将多个第二精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长。

在本实用新型实施例中，使用不同波段的线性滤波器，即可灵活切换波长测量系统的工作波段。

在本实用新型实施例中，所述双法布里-玻罗干涉标准具模块12还包括光纤准直器(图中未示出)，所述光纤准直器用于将光纤连接器输出的入射光转换为准直光。分光模块11通过光纤连接器与双法布里-玻罗干涉标准具模块12的光纤准直器连接，光纤输出的光经过光纤准直器后转换为准直光，然后入射到第一分光镜121。

在本实用新型实施例中，所述第一法布里-玻罗干涉标准具123和所述第二法布里-玻罗干涉标准具124的透射率谱线的频率周期相同，并且所述第一法布里-玻罗干涉标准具123和所述第二法布里-玻罗干涉标准具124的透射率谱线的频率周期，小于所述线性滤波器13的频率误差范围。线性滤波器的误差范围一般在数十GHz至100GHz之间，在这里用频率来表示波长单位。

在本实用新型实施例中，双法布里-玻罗干涉标准具模块12还可以包括：与所述第一法布里-玻罗干涉标准具123连接的第一帕尔贴(图中未示出)，与所述第二法布里-玻罗干涉标准具124连接的第二帕尔贴(图中未示出)，用于测量所述第一法布里-玻罗干涉标准具123的温度的第一温度传感器(图中未示出)，以及用于测量所述第二法布里-玻罗干涉标准具124的温度的第二温度传感器(图中未示出)。

法布里-玻罗干涉标准具是温度敏感光器件，在标准具模块工作时，需要分别对两个标准具进行控温，让它们在设定的工作温度环境中工作。

在本实用新型实施例中，根据第一温度传感器测量第一法布里-玻罗干涉标准具123的温度，由第一帕尔贴控制第一法布里-玻罗干涉标准具123的工作温度保持恒定。

根据第二温度传感器测量第一法布里-玻罗干涉标准具124的温度，由第二帕尔贴控制第二法布里-玻罗干涉标准具124的工作温度保持恒定。

参照图4为本实用新型实施例中双法布里-玻罗干涉标准具模块测量波长的示意图。在本实用新型实施例中，所述第一法布里-玻罗干涉标准具123和所述第二法布里-玻罗干涉标准具124之间的透射率谱线的最大值点的位置错开四分之一个频率周期。在法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线中，在峰值和谷值附近的谱线的斜率较低，因而分辨率较低。在峰值和峰谷之间的谱线的斜率较高，分辨率较高。将第一法布里-玻罗干涉标准具123和第二法布里-玻罗干涉标准具124之间的透射率谱线的最大值点的位置错开四分之一个频率周期的好处是，在两个法布里-玻罗干涉标准具的透射率谱线中，待测激光的透射率位于至少一条透射率谱线中斜率较大的区域，即实现在连续的频域内精确测量波长。

如上所述，可以将多个第一精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长，或者将多个第二精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长。

在选择是将多个第一精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长，或者将多个第二精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长时，可以根据波长所对应在透射率谱线的位置的斜率来选择。将波长所对应在透射率谱线的位置的斜率较大的波长，作为待测激光的波长。

例如，多个第一精确波长中与初步波长最接近的波长对应在透射率谱线的位置为波峰，多个第二精确波长中与初步波长最接近的波长对应在透射率谱线的位置为在波峰和波谷之间的位置。由于波峰和波谷之间的位置的斜率较大，因此选择多个第二精确波长中与初步波长最接近的波长作为待测激光的波长。

本实用新型实施例的波长测量系统测量波长时，只需测量系统中六个光电探测器的光电流信息即可测得波长，把测量波长转化为测量光电流，能实现微秒级别高速的测量波长。

双法布里-玻罗干涉标准具模块中，两个法布里-玻罗干涉标准具之间的透射率谱线的最大值点的位置错开四分之一个频率周期，可以实现在连续的频域内精确测量波长。

整个波长测量系统的结构简单，极大地降低波长测量的成本。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的一种波长测量系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。