一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法技术

本发明专利技术提供一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法。通过在微环谐振腔阵列中插入不同数目的待测器件，经过光谱测量、参数提取、线性拟合等步骤得到单个待测器件的损耗。该方法相比传统的光损耗截距测量法可以减小芯片面积，提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法
本专利技术涉及光器件损耗测量
，特别涉及一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法。
技术介绍
光器件的损耗是衡量器件性能的重要指标之一。截距法(cut-backmethod)是最经典、方便的光损耗测量方法，其原理是：通过测量由不同数目的待测器件级联而成的测试阵列的光损耗计算出单个待测器件的光损耗。截距法的优点是测量步骤简单、方便，但是当待测器件损耗较小时，需要构造的测试阵列的级联器件数目会很大，导致占据芯片面积过大，否则会影响测量精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，以克服现有技术中的不足。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本申请公开了一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，包括以下步骤：S1、构建测试单元：在光芯片上构建一系列相同参数的微环谐振腔，将拥有n个的待测器件的待测器件组分别插入到不同的微环谐振腔的波导中，构成一系列测试单元；所述每个测试单元包括光入射端和光出射端；所述n为自然数；S2、测量光谱特性：对每个测试单元，从光入射端耦合入射扫谱激光，在光出射端接收出射光，记录下测试单元的光谱特性；S3、计算每个待测器件组的损耗：对每个测试单元，用S2中得到的光谱特性提取每个测试单元的透过系数t和幅度损耗系数α；S4、计算单个待测器件的损耗：对每个测试单元损耗的分贝值Loss(dB)＝-20log10(α)作线性拟合，拟合直线的斜率即为待测单个待测器件的插入损耗。作为优选，所述步骤S1中，所述测试单元的数量可根据芯片面积灵活调整。作为优选，所述步骤S1中，每个测试单元的n互不相同。作为优选，所述步骤S2中在光出射端使用光功率计或光谱仪接收出射光。作为优选，所述步骤S3包括以下子步骤：S31、根据光谱特性，计算目标波段的最大透过率Tmax和最小透过率Tmin，谐振谷处的半峰全宽ΔλFWHM和自由光谱范围ΔλFSR；S32、计算每个测试单元的透过系数t和幅度损耗系数α；S33、通过描点法区分每个测试单元的透过系数t和幅度损耗系数α，从而计算待测器件组的损耗；作为优选，所述步骤S32中的计算公式如下：作为优选，所述步骤S4中作线性拟合包括以下操作：待测器件个数为横坐标、以损耗为纵坐标的散点图，再对这些散点作线性拟合。本专利技术的有益效果：1、损耗测量结果更精确：由于微环谐振腔的光谱特性对损耗系数极为敏感，因此插入微环中的待测器件个数的变化会大幅度改变微环谐振腔的输出光谱特征，进而提高参数提取的准确度；结合截距法作线性拟合进一步避免了偶然测量误差的影响。2、占用芯片面积相对传统截距法更小：传统的截距法需要在芯片上构造大量的级联器件阵列，因为级联数目太少会导致损耗变化微不足道，影响损耗测量精度。而本方案得益于微环光谱提取损耗的高精确度，不需要级联太多器件。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例在光芯片上一系列测试单元的示意图；图2是本专利技术实施例的测试单元的光谱特性示意图图；图3是本专利技术实施例透过系数t和幅度损耗系数α的区分示意图；图4是本专利技术用线性拟合求单个器件插入损耗的示意图；图中：1-光入射端、2-光出射端、3-待测器件组。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。下面结合图1-4，详细描述本专利技术所述的方案在硅基交叉波导光损耗测量中的应用。首先在硅基芯片上构造如图1所示的一系列相同参数的微环谐振腔，将拥有n个的待测器件的待测器件组3分别插入到不同的微环谐振腔的波导中，构成一系列测试单元；对每个测试单元，从所示的光入射端1耦合入射扫谱激光，在光出射端2用光谱仪接收出射光，记录下每个测试单元的光谱特性，如图2所示。对每个测试单元，需要用上述中测得的光谱特性提取测试单元的透过系数t和幅度损耗系数为α。分别计算光谱图中目标波段的最大透过率Tmax和最小透过率Tmin，谐振谷处的半峰全宽ΔλFWHM和自由光谱范围ΔλFSR，再用公式(1)-(5)计算t和α的整体解：区分透过系数t和幅度损耗系数α：如图3所示，以待测器件个数为横坐标，将上述步骤中求得的t和α描点成线；由于构造的不同测试单元中，测试单元的透过系数t理论上不会改变，而幅度损耗系数α会随着插入的待测器件个数增加而减小，因此可从图3中判断出实线为幅度损耗系数α，虚线为透过系数t；计算单个器件的插入损耗：先计算每个测试单元损耗的分贝值Loss(dB)＝-20log10(α)，作出如图4所示的以待测器件个数为横坐标、以损耗为纵坐标的散点图，再对这些散点作线性拟合，计算拟合直线的斜率k即为待测单个交叉波导的插入损耗。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、构建测试单元：在光芯片上构建一系列相同参数的微环谐振腔，将拥有n个的待测器件的待测器件组分别插入到不同的微环谐振腔的波导中，构成一系列测试单元；所述每个测试单元包括光入射端和光出射端；所述n为自然数；/nS2、测量光谱特性：对每个测试单元，从光入射端耦合入射扫谱激光，在光出射端接收出射光，记录下测试单元的光谱特性；/nS3、计算每个待测器件组的损耗：对每个测试单元，用S2中得到的光谱特性提取每个测试单元的透过系数t和幅度损耗系数α；/nS4、计算单个待测器件的损耗：对每个测试单元损耗的分贝值Loss(dB)＝-20log

【技术特征摘要】
1.一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、构建测试单元：在光芯片上构建一系列相同参数的微环谐振腔，将拥有n个的待测器件的待测器件组分别插入到不同的微环谐振腔的波导中，构成一系列测试单元；所述每个测试单元包括光入射端和光出射端；所述n为自然数；
S2、测量光谱特性：对每个测试单元，从光入射端耦合入射扫谱激光，在光出射端接收出射光，记录下测试单元的光谱特性；
S3、计算每个待测器件组的损耗：对每个测试单元，用S2中得到的光谱特性提取每个测试单元的透过系数t和幅度损耗系数α；
S4、计算单个待测器件的损耗：对每个测试单元损耗的分贝值Loss(dB)＝-20log10(α)作线性拟合，拟合直线的斜率即为待测单个待测器件的插入损耗。


2.如权利要求1所述的一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述测试单元的数量可根据芯片面积灵活调整。


3.如权利要求1所述的一种基于截距法和微环谐振腔的光器件损耗测量方法，其特征在于：所述步骤S1中，每个测试单元的n互不相同。


4.如权利要求1所述的一种基于截距法...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮小可，唐伟杰，储涛，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：浙江;33