光功率分配器的插入损耗测量装置、方法及电子设备与流程

本发明涉及硅光子器件领域，特别涉及一种光功率分配器的插入损耗测量装置、方法及电子设备。

背景技术：

1、光功率分配器(ops)是光子集成电路(photonic integrated circuits, pic)的基本元件之一,广泛应用于多种领域，如：信号监测、信号反馈、功率分配、无源光网络等领域。ops可提高光子集成电路的灵活性，简化pic系统。ops作为集成光路中信号传输的重要部件，所以其器件性能在很大程度上决定了pic的质量。表征ops器件的主要性能指标有：插入损耗、附加损耗、分光比、串扰和偏振相关损耗等。一般采用级联多个光功率分配器的方式测试ops的性能。

2、目前，测量ops的插入损耗通常通过光栅耦合器将光纤中的光耦合到ops的输入端口，光经过ops后，再通过光栅耦合器将光耦合到光纤中，利用光功率计测量光纤的输出光功率，经归一化处理后可计算出ops的插入损耗。在利用上述方法进行ops插入损耗性能测试过程中，发现由于光耦合损耗、光耦合实际操作误差及工艺误差等因素的影响，导致测试结果存在一定的测量误差。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的在于提供一种光功率分配器的插入损耗测量装置，其特点是能提升光功率分配器插入损耗的测量效率，并降低测量误差。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：用于测试1xn的光功率分配器，待测的1xn的光功率分配器包括一个第一类型端口和n个第二类型端口，n个第二类型端口具有相同或不同的光功率分配比值；包括光源、耦合平台和测量模块，

3、耦合平台上设置有光栅耦合器、光功率分配器级联部、多个同型号的光反射器；其中，

4、光功率分配器级联部，包括多个级联的同型号的待测1xn的光功率分配器；光功率分配器级联部中级联的前级光功率分配器的光功率分配比值最大的一个第二类型端口作为级联输出端，并与后级光功率分配器的第一类型端口连接；在每个光功率分配器中分别选取一个具有相同光功率分配比值的空闲第二类型端口作为光反射端，并与光反射器连接；光功率分配器级联部中第一级光功率分配器的第一类型端口为光功率分配器级联部的光输入端口，并与光栅耦合器连接；

5、光栅耦合器，其能接收来自光源的入射光并输出至光功率分配器级联部的光输入端口，还能接收并输出来自光输入端口的反射光；

6、光反射器，与光功率分配器级联部中光功率分配器的光反射端对应连接，其能反射从光功率分配器的光反射端出射的光，以形成反射光，反射光经过光功率分配器后，通过光栅耦合器输出至测量模块；

7、光源，向光栅耦合器输出入射光；

8、测量模块，包括参数采集单元和参数处理单元，其中，

9、参数采集单元，接收每个光栅耦合器输出的反射光，并按反射光到达参数采集单元的时间顺序依次采集所接收的各反射光的参数信息；

10、参数处理单元，根据参数信息，计算光功率分配器的插入损耗。

11、进一步地，还包括光纤环形器，光纤环形器上设置有第一端口、第二端口和第三端口，其中，

12、第一端口，与光源连接，第一端口接收并向第二端口输出来自光源的入射光；

13、第二端口，通过光传播介质与光栅耦合器耦合连接；第二端口接收并向光栅耦合器输出来自光源的入射光，第二端口还接收并向第三端口输出来自光栅耦合器的反射光；

14、第三端口，与测量模块连接，第三端口接收来自第二端口的反射光，并将接收到的反射光输出至测量模块。

15、进一步地，参数采集单元包括光电探测器和电信号参数采集装置，其中，

16、光电探测器，接收通过光栅耦合器输出的反射光，并将接收的光转换为电信号；

17、电信号参数采集装置，与光电探测器连接，采集电信号的参数，以使参数处理单元根据电信号的参数计算光功率分配器的插入损耗。

18、进一步地，参数处理单元包括线性拟合子单元、计算子单元；

19、线性拟合子单元，与参数采集单元连接，接收参数信息并执行线性拟合，得到最佳拟合线性线；

20、计算子单元，与线性拟合子单元连接，以从线性拟合子单元连接读取最佳拟合线性线的对数斜率，计算子单元还与输入设备连接，以从输入设备读取级联输出端的光功率分配比值，计算子单元利用插入损耗的转换公式对最佳拟合线性线的对数斜率以及光功率分配比值进行计算得到插入损耗。

21、进一步地，光源采用脉冲光源，脉冲光源产生的入射光及光反射器的反射光均为脉冲光。

22、进一步地，脉冲光源的重复频率的倒数大于tn，tn为脉冲反射光的最长延时，脉冲光源的带宽小于参数采集单元根据时间顺序接收的相邻两束反射光之间的延迟时间。

23、进一步地，参数采集单元的带宽大于0.35/trise，trise为脉冲光上升沿的时间。

24、本发明的另一目的在于提供一种光功率分配器的插入损耗测量方法，其特点是能提升光功率分配器插入损耗的测量效率，并降低测量误差。

25、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光功率分配器的插入损耗测量方法，应用于如上的测量装置，装置包括光源、耦合平台和测量模块，

26、耦合平台上设置有光栅耦合器、光功率分配器级联部、多个同型号的光反射器；其中，

27、光功率分配器级联部，包括多个级联的同型号的待测1xn的光功率分配器；光功率分配器级联部中级联的前级光功率分配器的光功率分配比值最大的一个第二类型端口作为级联输出端，并与后级光功率分配器的第一类型端口连接；在每个光功率分配器中分别选取一个具有相同光功率分配比值的空闲第二类型端口作为光反射端，并与光反射器连接；光功率分配器级联部中第一级光功率分配器的第一类型端口与光栅耦合器连接；

28、光栅耦合器，光功率分配器级联部中第一级光功率分配器的第一类型端口连接，其能接收来自光源的入射光并输出至光功率分配器级联部的光输入端口，还能接收并输出来自光输入端口的反射光；

29、光反射器，与光功率分配器级联部中光功率分配器的光反射端对应连接，其能反射从光功率分配器的光反射端出射的光，以形成反射光，反射光经过光功率分配器后，通过光栅耦合器输出至测量模块；

30、光源，向光栅耦合器输出入射光；

31、测量模块，包括参数采集单元和参数处理单元，其中，

32、参数采集单元，接收每个光栅耦合器输出的反射光，并按反射光到达参数采集单元的时间顺序依次采集所接收的各反射光的参数信息；

33、参数处理单元，根据参数信息，计算光功率分配器的插入损耗；

34、测量方法包括以下步骤：

35、根据预设的单次测量条件，将单次测量条件下采集的参数信息和参数信息在该次测量中所对应的采集次序进行聚合，以形成数据点；

36、对单次测量条件所采集的所有参数信息所对应的数据点执行线性拟合，得到最佳拟合线性线；

37、读取最佳拟合线性线的斜率和级联输出端的光功率分配比值，并根据插入损耗的转换公式计算得到插入损耗。

38、进一步地，根据预设的单次测量条件，对同一测量装置进行多次重复测量，得到多个插入损耗值，利用优化算法对多个插入损耗值进行优化得到优化值，取优化值作为光功率分配器的插入损耗。

39、本发明的另一目的在于提供一种电子设备，其特点是能提升光功率分配器插入损耗的测量效率，并降低测量误差。

40、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器通信连接，存储器用于存储计算机指令，处理器用于加载并执行计算机指令以实现如上的一种光功率分配器的插入损耗测量方法。

41、本发明的有益效果在于:能够明显降低由光栅耦合器器件公差所导致的测量误差，以及由于光栅耦合器与光纤之间耦合的光耦和损耗、光耦和调试在实际操作过程中的实验误差，以及波导端面的整洁度和光滑度所引起的插入损耗测量误差，测得的插入损耗更精确，同时可以节省输出部分的光栅耦合器的耦合时间，提升测量效率。