專利名稱：偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種新型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，特別是支持偏振相關(guān) 損耗測(cè)量儀現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)用偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器。
背景技術(shù)：
隨著高速、大容量光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，偏振相關(guān)的損害成為阻礙光纖 通信密集波分復(fù)用系統(tǒng)傳輸速率升級(jí)的主要因素之一。偏振相關(guān)損害主要 是由光無源器件本身及連接光纖的缺陷造成的，在理想化的光無源器件 中，傳輸光的偏振態(tài)不會(huì)發(fā)生變化。而在實(shí)際使用的光無源器件及標(biāo)準(zhǔn)光 纖中，傳輸光的偏振態(tài)會(huì)由于傳輸過程中所受到溫度變化，機(jī)械壓力和光 無源器件結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的隨機(jī)雙折射影響，使出射光是的偏振態(tài)及偏振度不斷 變化，且主軸同參考方向成任意角度。要保證光傳輸網(wǎng)絡(luò)的正常工作，首先要對(duì)該系統(tǒng)各個(gè)光無源器件的PDL進(jìn)行精確測(cè)量。光器件的偏振相關(guān)損耗定義為輸入光所有可能存在的偏振態(tài)下，器件 的最大與最小插入損耗之差。偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量基本可分為兩大類-偏振掃描法和穆勒矩陣法。偏振掃描方法是一種基于實(shí)際的最小和最大傳 輸測(cè)量值的偏振態(tài)不確定方法。在測(cè)試中，被測(cè)期間通過多種偏振狀態(tài)輸 入光進(jìn)行測(cè)量，這些偏振態(tài)可以是沿邦佳球的定義軌跡確定性地生成的也 可以是通過偽隨機(jī)法生成覆蓋全部邦佳球偏振態(tài)。穆勒矩陣可以通過測(cè)量 被測(cè)設(shè)備在四個(gè)定義好的偏振狀態(tài)下的傳輸特性而獲得。測(cè)試包括線性水 平、線性垂直、線性+45和右循環(huán)偏振光狀態(tài)，進(jìn)而計(jì)算出被測(cè)器件的PDL。在實(shí)驗(yàn)室條件下可以利用上述兩種方法進(jìn)行偏振相關(guān)損耗的測(cè)量并 進(jìn)行偏振相關(guān)損耗儀的校準(zhǔn)檢測(cè)，但隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，振相關(guān) 損耗儀日益廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，對(duì)振相關(guān)損耗儀的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)需求 日益增加，因此急需一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及量值傳遞。在實(shí)際檢測(cè)過程中，首先通過國家計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)對(duì)偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器的偏 振相關(guān)損耗值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，然后將其連接到被檢儀表上，讀取該儀表的 偏振相關(guān)損耗測(cè)量值，將該值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，從而計(jì)算得出該儀表的示 值誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種新型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其具有以下 優(yōu)點(diǎn)
1、 采用波導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)，制備方法簡(jiǎn)單，體積小，成本低。
2、 采用光纖耦合方式，能夠直接與被測(cè)設(shè)備連接，測(cè)試效率高。
3、 采用不同標(biāo)稱值的一系列偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，能夠完成在較大 測(cè)量范圍內(nèi)的被測(cè)設(shè)備的檢測(cè)校準(zhǔn)工作。
本發(fā)明提供一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，包括 一輸入光纖；
一脊型波導(dǎo)，該脊型波導(dǎo)的兩個(gè)端面具有隔離槽，該脊型波導(dǎo)一端的
端面與輸入光纖連接；
一輸出光纖，該輸出光纖與脊型波導(dǎo)的另一端的端面連接。 其中所述的脊型波導(dǎo)包括-
一Si02絕緣層；
一脊型波導(dǎo)層，該脊型波導(dǎo)層制作在Si02絕緣層上，該脊型波導(dǎo)層靠 近中間的部位形成有一隔離槽，該隔離槽的一側(cè)為平坦?fàn)?，另一?cè)為臺(tái)階 狀；
一Si襯底層，該Si襯底層制作在脊型波導(dǎo)的底面。
其中所述的脊型波導(dǎo)層上的隔離槽的底部為脊型波導(dǎo)的表面。 其中所述的脊型波導(dǎo)層上的隔離槽的底部高于脊型波導(dǎo)的表面。
其中所述的脊型波導(dǎo)包括 一Si02絕緣層；
一脊型波導(dǎo)層，該脊型波導(dǎo)層制作在Si02絕緣層上，該脊型波導(dǎo)層斷 面的形狀為山字形，中間部位的兩側(cè)形成有隔離槽，該隔離槽的底部高于 脊型波導(dǎo)的表面；一 Si襯底層，該襯底層制作在脊型波導(dǎo)的底面。
其中所述的脊型波導(dǎo)的材料為SOI材料或GeSi材料或m-v族材料。
其中所述的輸入光纖和輸出光纖是釆用單模標(biāo)準(zhǔn)光纖或采用多模光 纖或者保偏光纖。
其中所述的輸入光纖和輸出光纖的尾端是采用FC/PC或FC/APC或ST 接頭。


為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和效果，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā) 明做進(jìn)一步的說明，其中
圖1為偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器連接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為單側(cè)完全開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為單側(cè)部分開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為雙側(cè)開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先請(qǐng)參閱圖1，圖1是描述偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器連接結(jié)構(gòu)示意圖。 本發(fā)明一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，包括 一輸入光纖10;
一脊型波導(dǎo)20，該脊型波導(dǎo)20的兩個(gè)端面具有隔離槽，該脊型波導(dǎo) 20 —端的端面與輸入光纖10連接；所述的脊型波導(dǎo)20的材料為SOI材料 或GeSi材料或III-V族材料；
一輸出光纖30，該輸出光纖30與脊型波導(dǎo)20的另一端的端面連接， 所述的輸入光纖10和輸出光纖30是采用單模標(biāo)準(zhǔn)光纖或采用多模光纖或 者保偏光纖，所述的輸入光纖10和輸出光纖30的尾端是采用FC/PC或 FC/APC或ST接頭。
請(qǐng)參閱圖2和圖3，圖2為單側(cè)完全開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo) 結(jié)果示意圖，圖3為單側(cè)部分開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)層示意圖。 本發(fā)明一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器中的脊型波導(dǎo)20包括
一Si02絕緣層40;
6一脊型波導(dǎo)層50，該脊型波導(dǎo)層50制作在SiO2絕緣層40上，該脊 型波導(dǎo)層50靠近中間的部位形成有一隔離槽60，該隔離槽60的一側(cè)為平 坦?fàn)?，另一?cè)為臺(tái)階狀；
所述的脊型波導(dǎo)層50上的隔離槽60的底部為脊型波導(dǎo)20的表面(見 圖2);
所述的脊型波導(dǎo)20的另一實(shí)施例中，所述的脊型波導(dǎo)層50上的隔離
槽60的底部高于脊型波導(dǎo)20的表面(見圖3);
一 Si襯底層70，該Si襯底層70制作在脊型波導(dǎo)20的底面。 請(qǐng)參閱圖4所示，圖4為雙側(cè)開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)層示意
圖。本發(fā)明所述的脊型波導(dǎo)20的另一實(shí)施例包括
一Si02絕緣層40;
一脊型波導(dǎo)層50，該脊型波導(dǎo)層50制作在Si02絕緣層40上，該脊 型波導(dǎo)層50斷面的形狀為山字形，中間部位的兩側(cè)形成有隔離槽60，該 隔離槽60的底部高于脊型波導(dǎo)20的表面；
一 Si襯底層70，該襯底層70制作在脊型波導(dǎo)20的底面。
請(qǐng)?jiān)俳Y(jié)合參閱圖l一圖4，本發(fā)明一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，該器件 包括輸入光纖10;光纖10端面與具有兩端開槽結(jié)構(gòu)的脊型波導(dǎo)20相連； 脊型波導(dǎo)20與輸出光纖30的端面連接；連接結(jié)構(gòu)經(jīng)精密對(duì)準(zhǔn)，以減少整 個(gè)器件的插入損耗，連接及耦合過程可以采用手動(dòng)或自動(dòng)6軸精密微調(diào)架 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)6個(gè)自由度的大范圍調(diào)整，調(diào)整過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)達(dá)到 整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)損耗極小值時(shí)停止移動(dòng)微調(diào)架；光纖與波導(dǎo)器件連接處通過 紫外固化膠連接，以增強(qiáng)整個(gè)器件的連接可靠性，在連接過程中仍要不斷 進(jìn)行微調(diào)架系統(tǒng)的位置調(diào)整工作，以減小由于紫外固化膠固化過程中膠體 收縮產(chǎn)生的各組件相對(duì)位移，從而減小整個(gè)器件最終的光損耗。
在實(shí)際檢測(cè)過程中，首先通過國家計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)偏振相關(guān)損耗標(biāo) 準(zhǔn)器的偏振相關(guān)損耗值進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，該裝置可以在短時(shí)間內(nèi)覆蓋邦佳球 的絕大部分，從而模擬各種不同的偏振態(tài)對(duì)偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器的影響， 通過接收功率計(jì)測(cè)量偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器對(duì)不同輸入偏振態(tài)光功率損耗 的影響，其最大差值為該偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器的偏振相關(guān)損耗值；然后將 其連接到被檢儀表上，讀取該儀表的偏振相關(guān)損耗測(cè)量值，將該值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，從而計(jì)算得出該儀表的示值誤差。為了減少由于測(cè)量帶來的隨 機(jī)誤差，可以重復(fù)對(duì)同一偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行多次測(cè)量，取其平均值 作為測(cè)量值。
圖2、圖3及圖4分別為單側(cè)完全開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)層 示意圖、單側(cè)部分開槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)層示意圖、以及雙側(cè)開 槽型偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器波導(dǎo)層示意圖。該波導(dǎo)層包括絕緣Si02層40; 脊型波導(dǎo)層50;隔離槽60;襯底Si層70所組成。上述幾種開槽方式的
不同將直接導(dǎo)致其光信號(hào)傳輸模場(chǎng)分布的不同，從而實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)器件不同的 偏振相關(guān)損耗值。為了在一定量程范圍內(nèi)對(duì)偏振相關(guān)損耗儀的示值誤差進(jìn) 行準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)制備一系列具有不同偏振相關(guān)損耗量值的標(biāo)準(zhǔn)器，在偏振 相關(guān)損耗儀的量程范圍內(nèi)選擇盡可能多的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行示值誤差測(cè)量，并給 出每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的示值誤差，以便儀器使用者在不同的量程上得到最佳的測(cè) 試結(jié)果。
該非對(duì)稱波導(dǎo)器件的制造流程如下首先根據(jù)波導(dǎo)理論按照所需光信 號(hào)波長通過理論分析及模擬設(shè)計(jì)出合適的波導(dǎo)層尺寸；第二步在SOI襯底 材料上按照設(shè)計(jì)好的波導(dǎo)寬度，通過干法刻蝕用以指標(biāo)出脊型波導(dǎo)層；然 后通過掩模、光刻以及刻蝕等工藝，在該器件脊型突起部分的一側(cè)或兩側(cè) 刻蝕出隔離槽，對(duì)波導(dǎo)器件輸入及輸出端面進(jìn)行拋光，完成波導(dǎo)器件的制 備工作并進(jìn)行通光性能測(cè)試；第三步通過選擇合適的輸入、輸出光纖以及 合適的紫外固化膠，進(jìn)行整個(gè)器件的耦合封裝；最后，對(duì)耦合封裝好的偏 振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器通過計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行偏振相關(guān)損耗量值的準(zhǔn)確測(cè) 量，并在一定時(shí)期內(nèi)考核其偏振相關(guān)損耗量值的穩(wěn)定性及測(cè)量重復(fù)性，當(dāng) 各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后既可進(jìn)行量值標(biāo)定并作為偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn) 器開展量值傳遞工作。
波導(dǎo)器件端面拋光質(zhì)量將直接影響器件耦合效率，在研磨過程中應(yīng)進(jìn) 行粗磨、細(xì)磨及拋光等步驟，最后通過顯微鏡觀察波導(dǎo)器件端面拋光效果， 應(yīng)做到無明顯劃痕及損傷。端面拋光角度可以是垂直于波導(dǎo)，也可以采用 與波導(dǎo)端面呈8度角，從而減少耦合過程帶來的光信號(hào)反射。反射信號(hào)的 減少一方面可以避免在測(cè)試過程中由于反射光對(duì)光源產(chǎn)生影響，從而引起 光源輸出波長及光功率的波動(dòng)；另一方面可以避免多次反射產(chǎn)生的光束耦
8合效應(yīng)。
由于波導(dǎo)器件與輸入及輸出光纖連接是通過紫外固化的方式，因此不 同折射率的紫外固化膠對(duì)整個(gè)器件的插入損耗將產(chǎn)生很大影響，根據(jù)光纖 規(guī)格及波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)，選擇折射率匹配的紫外固化膠將有助于減小整個(gè) 器件插入損耗。
根據(jù)實(shí)際測(cè)試需要，所用輸入及輸出光纖尾端可以采用FC/PC或
FC/APC或ST接頭，以適應(yīng)不同儀表的接頭形式。
權(quán)利要求
1、一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，包括一輸入光纖；一脊型波導(dǎo)，該脊型波導(dǎo)的兩個(gè)端面具有隔離槽，該脊型波導(dǎo)一端的端面與輸入光纖連接；一輸出光纖，該輸出光纖與脊型波導(dǎo)的另一端的端面連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中 所述的脊型波導(dǎo)包括一Si02絕緣層；一脊型波導(dǎo)層，該脊型波導(dǎo)層制作在Si02絕緣層上，該脊型波導(dǎo)層靠近中間的部位形成有一隔離槽，該隔離槽的一側(cè)為平坦?fàn)睿硪粋?cè)為臺(tái)階狀；一Si襯底層，該Si襯底層制作在脊型波導(dǎo)的底面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中 所述的脊型波導(dǎo)層上的隔離槽的底部為脊型波導(dǎo)的表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中 所述的脊型波導(dǎo)層上的隔離槽的底部高于脊型波導(dǎo)的表面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中 所述的脊型波導(dǎo)包括一Si02絕緣層；一脊型波導(dǎo)層，該脊型波導(dǎo)層制作在Si02絕緣層上，該脊型波導(dǎo)層斷面的形狀為山字形，中間部位的兩側(cè)形成有隔離槽，該隔離槽的底部高于脊型波導(dǎo)的表面；一 Si襯底層，該襯底層制作在脊型波導(dǎo)的底面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中 所述的脊型波導(dǎo)的材料為SOI材料或GeSi材料或m-V族材料。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中所述的輸入光纖和輸出光纖是采用單模標(biāo)準(zhǔn)光纖或采用多模光纖或者保 偏光纖。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，其中所述的輸入光纖和輸出光纖的尾端是采用FC/PC或FC/APC或ST接頭。
全文摘要
一種偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，其特征在于，包括一輸入光纖；一脊型波導(dǎo)，該脊型波導(dǎo)的兩個(gè)端面具有隔離槽，該脊型波導(dǎo)一端的端面與輸入光纖連接；一輸出光纖，該輸出光纖與脊型波導(dǎo)的另一端的端面連接。本發(fā)明采用波導(dǎo)器件結(jié)構(gòu)，制備方法簡(jiǎn)單，體積小，成本低。本發(fā)明采用光纖耦合方式，能夠直接與被測(cè)設(shè)備連接，測(cè)試效率高。本發(fā)明采用不同標(biāo)稱值的一系列偏振相關(guān)損耗標(biāo)準(zhǔn)器，能夠完成在較大測(cè)量范圍內(nèi)的被測(cè)設(shè)備的檢測(cè)校準(zhǔn)工作。
文檔編號(hào)G01M11/00GK101592549SQ200810113290
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2008年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者姚和軍, 張志新, 健 李, 熊利民, 王慧敏, 鄧玉強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國計(jì)量科學(xué)研究院