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Patent Searching and Data


Title:
OPTICAL WAVEGUIDE GROUP VELOCITY DELAY MEASUREMENT DEVICE AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/157911
Kind Code:
A1
Abstract:
An optical waveguide group velocity delay measurement device and method; the device comprises a first primary waveguide (21), a first waveguide to be measured (22), a first Bragg grating (23), a second Bragg grating (24) and a first photodetector (25); the first primary waveguide (21) is used to input and output a first optical signal; the first waveguide to be measured (22) is used to couple with the first optical signal to generate a second optical signal, and to transmit the second optical signal, an optical signal reflected by the second Bragg grating (24) and an optical signal reflected by the first Bragg grating (23); the first Bragg grating (23) is disposed at the first end of the first waveguide to be measured (22) and is used to conduct total reflection on the optical signal reflected by the second Bragg grating (24); the second Bragg grating (24) is disposed at the second end of the first waveguide to be measured (22) is used to conduct partial transmission and partial reflection on the second optical signal and the optical signal reflected by the first Bragg grating (23); and the first photodetector (25) is used to receive the optical signal transmitted by the second Bragg grating (24) of the corresponding first waveguide to be measured (22). The optical waveguide group velocity delay measurement device and method can easily measure the optical waveguide group velocity delay, and takes up a small area on a chip.

Inventors:
LIU WANYUAN (CN)
FU HONGYAN (CN)
TU XIN (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/075388
Publication Date:
October 22, 2015
Filing Date:
April 15, 2014
Export Citation:
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Assignee:
HUAWEI TECH CO LTD (CN)
International Classes:
G01M11/02
Domestic Patent References:
WO2009110262A12009-09-11
Foreign References:
US20030223073A12003-12-04
CN101660998A2010-03-03
EP1191321A12002-03-27
JP3837965B22006-10-25
US20030151736A12003-08-14
Attorney, Agent or Firm:
LEADER PATENT & TRADEMARK FIRM (CN)
北京同立钧成知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1、 一种光波导群速度延时测量装置, 其特征在于, 包括: 第一主波导、 至少两个结构相同且宽度与所述第一主波导不同的第一待测试波导、 设置在 所述第一待测试波导的第一端的第一布拉格光栅、 设置在所述第一待测试波 导的第二端的第二布拉格光栅和数量与所述第一待测试波导的数量相同的第 一光电探测器, 其中:

所述第一主波导, 用于输入和输出第一光信号;

所述第一待测试波导, 用于耦合所述第一光信号生成第二光信号, 并传 输所述第二光信号、 所述第二布拉格光栅反射的光信号和所述第一布拉格光 栅反射的光信号;

所述第一布拉格光栅, 用于对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全 反射;

所述第二布拉格光栅, 用于对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反 射的光信号进行部分透射和部分反射;

所述第一光电探测器, 用于接收对应的所述第一待测试波导的所述第二 布拉格光栅透射的光信号。

2、 根据权利要求 1所述的装置, 其特征在于, 所述第二布拉格光栅具体 用于:

对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透射和 95%的反射。 3、 根据权利要求 1或 2所述的装置, 其特征在于, 所述第一主波导为直 波导。

4、 根据权利要求 3所述的装置, 其特征在于, 所述第一待测试波导为直 波导。

5、 根据权利要求 4所述的装置, 其特征在于, 所述第一待测试波导与所 述第一主波导平行。

6、 根据权利要求 5所述的装置, 其特征在于, 任意两个所述第一待测试 波导与所述第一主波导之间的距离相等。

7、 一种光波导群速度延时测量装置, 其特征在于, 包括: 第二主波导、 分束器、 两个结构相同且群折射率相同的第三主波导、 耦合器、 第四主波导、 至少一个待测试波导单元和数量与所述待测试波导单元的数量相同的第二光 电探测器, 所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与所述第三主波导 不同的第二待测试波导、 宽度与所述第二待测试波导相同的中间波导、 设置 在所述第二待测试波导的第一端的第三布拉格光栅和设置在所述第二待测试 波导的第二端的第四布拉格光栅, 其中:

所述第二主波导, 用于输入第三光信号;

所述分束器, 用于将所述第二主波导输出的所述第三光信号分为两路相 位相同且功率相同的第四光信号;

所述第三主波导, 用于输入和输出所述分束器输出的所述第四光信号; 所述耦合器, 用于将两个所述第三主波导输出的两路所述第四光信号合 为第五光信号;

所述第四主波导, 用于输出所述耦合器输出的所述第五光信号; 所述第二待测试波导, 用于耦合对应的所述第三主波导中的所述第四光 信号生成第六光信号, 并传输所述第六光信号、 所述第四布拉格光栅反射的 光信号和所述第三布拉格光栅反射的光信号;

所述第三布拉格光栅, 用于对所述第四布拉格光栅反射的光信号进行全 反射;

所述第四布拉格光栅, 用于对所述第六光信号和所述第三布拉格光栅反 射的光信号进行部分透射和部分反射;

所述中间波导, 用于输入和输出同一所述待测试波导单元中的两个所述 第二待测试波导的所述第四布拉格光栅透射的光信号;

所述第二光电探测器, 用于接收对应的所述待测试波导单元中的所述中 间波导输出的光信号。

8、 根据权利要求 7所述的装置, 其特征在于, 所述第四布拉格光栅具体 用于:

对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透射和 95%的反射。

9、 根据权利要求 7或 8所述的装置, 其特征在于, 所述第三主波导为直 波导。

10、 根据权利要求 9所述的装置, 其特征在于, 所述两个所述第三主波 导互相平行。

11、 根据权利要求 10所述的装置, 其特征在于, 所述第二待测试波导为 弯曲波导。

12、 根据权利要求 11所述的装置, 其特征在于, 所述第二待测试波导的 所述第一端和所述第二端分别与所述第三主波导平行。

13、根据权利要求 12所述的装置,其特征在于,所述中间波导为直波导。 14、 根据权利要求 13所述的装置, 其特征在于, 所述中间波导与所述第 三主波导平行。

15、 根据权利要求 14所述的装置, 其特征在于, 同一所述待测试波导单 元中的两个所述第二待测试波导与对应的所述第三主波导之间的距离相等。

16、 根据权利要求 15所述的装置, 其特征在于, 同一所述待测试波导单 元中的两个所述第二待测试波导与对应的所述中间波导之间的距离相等。

17、 一种光波导群速度延时测量方法, 其特征在于, 包括:

第一主波导输入和输出第一光信号;

第一待测试波导耦合所述第一光信号生成第二光信号, 并传输所述第二 光信号、 第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光栅反射的光信号; 所述第一布拉格光栅对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行全反射; 所述第二布拉格光栅对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅反射的光 信号进行部分透射和部分反射;

第一光电探测器接收对应的所述第一待测试波导的所述第二布拉格光栅 透射的光信号;

其中:

所述第一待测试波导为至少两个, 且所述至少两个所述第一待测试波导 结构相同且宽度与所述第一主波导不同;

所述第一布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第一端;

所述第二布拉格光栅设置在所述第一待测试波导的第二端;

所述第一光电探测器的数量与所述第一待测试波导的数量相同。

18、 根据权利要求 17所述的方法, 其特征在于, 所述第二布拉格光栅对 所述第一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射, 具体为:

所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透 射和 95%的反射。

19、 一种光波导群速度延时测量方法, 其特征在于, 包括: 第二主波导输入第三光信号;

分束器将所述第二主波导输出的所述第三光信号分为两路相位相同且功 率相同的第四光信号;

第三主波导输入和输出所述分束器输出的所述第四光信号;

耦合器将两个所述第三主波导输出的两路所述第四光信号合为第五光信 号;

第四主波导输出所述耦合器输出的所述第五光信号;

第二待测试波导耦合对应的所述第三主波导中的所述第四光信号生成第 六光信号, 并传输所述第六光信号、 第四布拉格光栅反射的光信号和第三布 拉格光栅反射的光信号;

所述第三布拉格光栅对所述第四布拉格光栅反射的光信号进行全反射; 所述第四布拉格光栅对所述第六光信号和所述第三布拉格光栅反射的光 信号进行部分透射和部分反射;

中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的两个所述第二待测试波导 的所述第四布拉格光栅透射的光信号;

第二光电探测器接收对应的所述待测试波导单元中的所述中间波导输出 的光信号;

其中:

所述第三主波导为两个, 且所述两个所述第三主波导结构相同且群折射 率相同;

所述待测试波导单元为至少一个, 且所述待测试波导单元包括两个结构 相同且宽度与所述第三主波导不同的所述第二待测试波导、 宽度与所述第二 待测试波导相同的所述中间波导、 设置在所述第二待测试波导的第一端的所 述第三布拉格光栅和设置在所述第二待测试波导的第二端的所述第四布拉格 光栅;

所述第二光电探测器的数量与所述待测试波导单元的数量相同。

20、 根据权利要求 19所述的方法, 其特征在于, 所述第四布拉格光栅对 所述第三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部分反射, 具体为:

所述第四布拉格光栅对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透 射和 95%的反射。

Description:
光波导群速度延时测量装置及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域, 尤其涉及一种光波导群速度延时测量装置及 方法。 背景技术

自第一台激光器问世以后, 人类的通信发生了深刻的变革。 光作为信息 的载体, 以其高速、 稳定的特性, 使人们的沟通变得及时而便捷。 硅光由于 其与电路工艺的兼容而备受关注, 人们期望集成光学能在硅基上走过和电学 同样的道路。

在硅光芯片中, 光波的群折射率由三个主要的因素决定, gp : 晶圆厚度、 波导宽度以及温度。 其中, 晶圆厚度和波导宽度的变化在实际的工艺制作 中 是随机变化的, 使得光波的群折射率发生改变, 由此带来光波在光波导中群 传播速度的变化, 从而使得在接收端出现光的延时现象。

在实际的通信系统中,对光波的延时有着严格 的要求。例如,在 100Gbit/s 相干系统中,所能容纳的最大延时是 4ps,对于一个大的光器件例如开关矩阵, 光波所走过的路径往往在 10厘米以上, 因此小于 4ps的延时是一个较高的要 求。 这就使得我们必须要慎重对待硅光波导中群速 度延迟的问题, 对硅光波 导群速度延时的测量显得必须而迫切。

图 1为现有的光波导群速度延时测量装置的结构 意图。 如图 1所示, 该装置基于马赫曾德干涉仪, 包括: 输入波导 11、第一 Y形分束器 12、第一 待测试臂 13、 第二待测试臂 14、 第二 Y形分束器 15和输出波导 16, 其中第 一待测试臂 13和第二待测试臂 14为待测试的波导, 且两待测试波导在设计 上具有相同的长度和群折射率。 光由输入波导 11输入, 经第一 Y形分束器 12后分为功率相等且相位相等的两束光, 两束光分别在两待测试波导的中传 输, 如果工艺导致两待测试波导的群折射率出现差 异, 则使得原本功率相等 且相位相等的两束光累积不同的相位, 具有了相位差的两束光经第二 Y形分 束器 15后合为一束光, 由输出波导 16输出。通过观测输出波导 16输出的光 的干涉谱的变化, 可以确定两待测试波导群折射率的差异, 进而确定两待测 试波导对群速度的延时。 另外, 由于在光器件例如开关阵列中, 光所走过的 光波导路径往往在 10厘米以上, 因此为模拟光实际的传播长度, 两待测试 波导的长度均为 7.5厘米, 长度之和为 15厘米。

但现有技术存在如下缺陷: 两待测试波导的长度之和与影响群折射率的 晶圆厚度和波导宽度的变化相比, 是一个很大的数字, 而晶圆厚度和波导宽 度在实际的工艺制作中是随机变化的, 因此在一个大的样本范围里, 晶圆厚 度和波导宽度变化的均值趋近于 0, 即光波导群折射率变化的均值趋近于 0, 导致无法测试光器件群速度的延时, 且占用芯片的面积较大。 发明内容 本发明提供一种光波导群速度延时测量装置及 方法, 用以解决现有技术 中存在的由于两待测试波导的长度之和过长, 导致无法测试光器件群速度的 延时, 以及占用芯片的面积较大的问题。

第一方面, 本发明提供了一种光波导群速度延时测量装置 , 包括: 第一 主波导、至少两个结构相同且宽度与所述第一 主波导不同的第一待测试波导、 设置在所述第一待测试波导的第一端的第一布 拉格光栅、 设置在所述第一待 测试波导的第二端的第二布拉格光栅和数量与 所述第一待测试波导的数量相 同的第一光电探测器, 其中:

所述第一主波导, 用于输入和输出第一光信号;

所述第一待测试波导, 用于耦合所述第一光信号生成第二光信号, 并传 输所述第二光信号、 所述第二布拉格光栅反射的光信号和所述第一 布拉格光 栅反射的光信号;

所述第一布拉格光栅, 用于对所述第二布拉格光栅反射的光信号进行 全 反射;

所述第二布拉格光栅, 用于对所述第二光信号和所述第一布拉格光栅 反 射的光信号进行部分透射和部分反射;

所述第一光电探测器, 用于接收对应的所述第一待测试波导的所述第 二 布拉格光栅透射的光信号。

在第一方面的第一种可能的实现方式中,所述 第二布拉格光栅具体用于: 对所述第一布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透射和 95%的反射。 根据第一方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述第一主波导为直波导。

根据第一方面的第二种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所述第一待测试波导为直波导。

根据第一方面的第三种可能的实现方式, 在第四种可能的实现方式中, 所述第一待测试波导与所述第一主波导平行。

根据第一方面的第四种可能的实现方式, 在第五种可能的实现方式中, 任意两个所述第一待测试波导与所述第一主波 导之间的距离相等。

第二方面, 本发明提供了一种光波导群速度延时测量装置 , 包括: 第二 主波导、 分束器、 两个结构相同且群折射率相同的第三主波导、 耦合器、 第 四主波导、 至少一个待测试波导单元和数量与所述待测试 波导单元的数量相 同的第二光电探测器, 所述待测试波导单元包括两个结构相同且宽度 与所述 第三主波导不同的第二待测试波导、 宽度与所述第二待测试波导相同的中间 波导、 设置在所述第二待测试波导的第一端的第三布 拉格光栅和设置在所述 第二待测试波导的第二端的第四布拉格光栅, 其中:

所述第二主波导, 用于输入第三光信号;

所述分束器, 用于将所述第二主波导输出的所述第三光信号 分为两路相 位相同且功率相同的第四光信号;

所述第三主波导, 用于输入和输出所述分束器输出的所述第四光 信号; 所述耦合器, 用于将两个所述第三主波导输出的两路所述第 四光信号合 为第五光信号;

所述第四主波导, 用于输出所述耦合器输出的所述第五光信号; 所述第二待测试波导, 用于耦合对应的所述第三主波导中的所述第四 光 信号生成第六光信号, 并传输所述第六光信号、 所述第四布拉格光栅反射的 光信号和所述第三布拉格光栅反射的光信号;

所述第三布拉格光栅, 用于对所述第四布拉格光栅反射的光信号进行 全 反射;

所述第四布拉格光栅, 用于对所述第六光信号和所述第三布拉格光栅 反 射的光信号进行部分透射和部分反射; 所述中间波导, 用于输入和输出同一所述待测试波导单元中的 两个所述 第二待测试波导的所述第四布拉格光栅透射的 光信号;

所述第二光电探测器, 用于接收对应的所述待测试波导单元中的所述 中 间波导输出的光信号。

在第二方面的第一种可能的实现方式中,所述 第四布拉格光栅具体用于: 对所述第三布拉格光栅反射的光信号进行 5%的透射和 95%的反射。 根据第二方面的第一种可能的实现方式, 在第二种可能的实现方式中, 所述第三主波导为直波导。

根据第二方面的第二种可能的实现方式, 在第三种可能的实现方式中, 所述两个所述第三主波导互相平行。

根据第二方面的第三种可能的实现方式, 在第四种可能的实现方式中, 所述第二待测试波导为弯曲波导。

根据第二方面的第四种可能的实现方式, 在第五种可能的实现方式中, 所述第二待测试波导的所述第一端和所述第: :端分别与所述第三主波导平 行。

根据第二方面的第五种可能的实现方式, 在第六种可能的实现方式中, 所述中间波导为直波导。

根据第二方面的第六种可能的实现方式, 在第七种可能的实现方式中, 所述中间波导与所述第三主波导平行。

根据第二方面的第七种可能的实现方式, 在第八种可能的实现方式中, 同一所述待测试波导单元中的两个所述第二待 测试波导与对应的所述第三主 波导之间的距离相等。

根据第二方面的第八种可能的实现方式, 在第九种可能的实现方式中, 同一所述待测试波导单元中的两个所述第二待 测试波导与对应的所述中间波 导之间的距离相等。

第三方面, 本发明提供了一种光波导群速度延时测量方法 , 包括: 第一 主波导输入和输出第一光信号;

第一待测试波导耦合所述第一光信号生成第二 光信号, 并传输所述第二 光信号、 第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光 栅反射的光信号; 所述第一布拉格光栅对所述第二布拉格光栅反 射的光信号进行全反射; 所述第二布拉格光栅对所述第二光信号和所述 第一布拉格光栅反射的光 信号进行部分透射和部分反射;

第一光电探测器接收对应的所述第一待测试波 导的所述第二布拉格光栅 透射的光信号;

其中:

所述第一待测试波导为至少两个, 且所述至少两个所述第一待测试波导 结构相同且宽度与所述第一主波导不同;

所述第一布拉格光栅设置在所述第一待测试波 导的第一端;

所述第二布拉格光栅设置在所述第一待测试波 导的第二端;

所述第一光电探测器的数量与所述第一待测试 波导的数量相同。

在第三方面的第一种可能的实现方式中, 所述第二布拉格光栅对所述第 一布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部 分反射, 具体为:

所述第二布拉格光栅对所述第一布拉格光栅反 射的光信号进行 5%的透 射和 95%的反射。

第四方面, 本发明提供了一种光波导群速度延时测量方法 , 包括: 第二 主波导输入第三光信号;

分束器将所述第二主波导输出的所述第三光信 号分为两路相位相同且功 率相同的第四光信号;

第三主波导输入和输出所述分束器输出的所述 第四光信号;

耦合器将两个所述第三主波导输出的两路所述 第四光信号合为第五光信号; 第四主波导输出所述耦合器输出的所述第五光 信号;

第二待测试波导耦合对应的所述第三主波导中 的所述第四光信号生成第 六光信号, 并传输所述第六光信号、 第四布拉格光栅反射的光信号和第三布 拉格光栅反射的光信号;

所述第三布拉格光栅对所述第四布拉格光栅反 射的光信号进行全反射; 所述第四布拉格光栅对所述第六光信号和所述 第三布拉格光栅反射的光 信号进行部分透射和部分反射;

中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的 两个所述第二待测试波导 的所述第四布拉格光栅透射的光信号;

第二光电探测器接收对应的所述待测试波导单 元中的所述中间波导输出 的光信号;

其中:

所述第三主波导为两个, 且所述两个所述第三主波导结构相同且群折射 率相同;

所述待测试波导单元为至少一个,且所述待测 试波导单元包括两个结构相 同且宽度与所述第三主波导不同的所述第二待 测试波导、宽度与所述第二待测 试波导相同的所述中间波导、设置在所述第二 待测试波导的第一端的所述第三 布拉格光栅和设置在所述第二待测试波导的第 二端的所述第四布拉格光栅; 所述第二光电探测器的数量与所述待测试波导 单元的数量相同。

在第四方面的第一种可能的实现方式中, 所述第四布拉格光栅对所述第 三布拉格光栅反射的光信号进行部分透射和部 分反射, 具体为:

所述第四布拉格光栅对所述第三布拉格光栅反 射的光信号进行 5%的透 射和 95%的反射。

本发明提供的光波导群速度延时测量装置及方 法, 采用两端分别设置有 全反射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布 拉格光栅的波导作为待测试波 导, 光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中 经多次往返传输后输出, 采用较短的待测试波导即可模拟光器件中光实 际的传播长度, 且待测试波导 群折射率的差异通过光的往返传输被放大, 方便测试光器件群速度的延时, 且占用芯片的面积较小。 附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中 的技术方案, 下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一 简单地介绍, 显而易见地, 下 面描述中的附图是本发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在 不付出创造性劳动性的前提下, 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1为现有的光波导群速度延时测量装置的结构 意图;

图 2为本发明提供的光波导群速度延时测量装置 个实施例的结构示意 图;

图 3为本发明提供的光波导群速度延时测量装置 一个实施例的结构示 意图; 图 4为本发明提供的光波导群速度延时测量方法 个实施例的流程示意 图;

图 5为本发明提供的光波导群速度延时测量方法 一个实施例的流程示 意图。 具体实施方式

为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚, 下面将结合本发 明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述, 显然, 所描述的实施例是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获 得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。

图 2为本发明提供的光波导群速度延时测量装置 个实施例的结构示意 图。 如图 2所示, 该装置具体可以包括: 第一主波导 21、 至少两个结构相同 且宽度与第一主波导不同的第一待测试波导 22、 设置在第一待测试波导的第 一端的第一布拉格光栅 23、 设置在第一待测试波导的第二端的第二布拉格 光 栅 24和数量与第一待测试波导的数量相同的第一 电探测器 25, 其中: 第一主波导 21, 用于输入和输出第一光信号。

第一待测试波导 22, 用于耦合第一光信号生成第二光信号, 并传输第二 光信号、 第二布拉格光栅 24反射的光信号和第一布拉格光栅 23反射的光信 号。

第一布拉格光栅 23, 用于对第二布拉格光栅 24反射的光信号进行全反 射。

第二布拉格光栅 24, 用于对第二光信号和第一布拉格光栅 23反射的光 信号进行部分透射和部分反射。

第一光电探测器 25, 用于接收对应的第一待测试波导的第二布拉格 光栅 透射的光信号。

具体的, 本实施例描述了一种通过待测试波导的自相互 干涉实现光波导 群速度延时测量的装置。

本实施例的光波导群速度延时测量装置的工作 原理如下:

第一主波导 21作为外围波导, 输入和输出第一光信号, 为整个装置提供 光信号的输入和输出。第一光信号在第一主波 导 21中传输, 当遇到第一待测 试波导 22的第一端时发生耦合, 第一待测试波导 22的第一端到第二端的延 伸方向与第一光信号在第一主波导 21中的传输方向相反或成钝角。光信号从 第一主波导 21中耦合进第一待测试波导 22中,且由于第一待测试波导 22的 宽度与第一主波导 21的宽度不同, 因此这种耦合为反向耦合, 即第一待测试 波导 22激发的第二光信号从第一待测试波导 22的第一端向第二端传输, 第 二光信号的功率可通过调整第一待测试波导 22与第一主波导 21的间隔或刻 蚀在第一待测试波导 22的第一端的第一布拉格光栅 23的刻蚀深度获得, 刻 蚀在第一待测试波导 22的第二端的第二布拉格光栅 24对第二光信号进行部 分透射和部分反射, 例如 5%的透射和 95%的反射。 被第二布拉格光栅 24部 分反射的光信号从第一待测试波导 22的第二端向第一端传输,刻蚀在第一待 测试波导 22的第一端的第一布拉格光栅 23对被第二光信号部分反射的光信 号进行全反射, 即 100%的反射。 被第一布拉格光栅 23全反射的光信号从第 一待测试波导 22的第一端向第二端传输, 刻蚀在第一待测试波导 22的第二 端的第二布拉格光栅 24对被第一布拉格光栅 23全反射的光信号进行部分透 射和部分反射。如此往复, 第一待测试波导 22较小的群折射率的变化通过光 信号的往返传输被放大。第二布拉格光栅 24透射的光信号被第一光电探测器 25接收, 以形成干涉谱。 用户通过观测任意两个待测试波导分别对应的 干涉 谱的变化, 可以确定这两个待测试波导群折射率的差异, 进而确定这两个待 测试波导对群速度的延时, 即采用此类波导的光器件对群速度的延时。

其中, 第一主波导 21 具体可以为直波导或弯曲波导, 第一待测试波导 22具体可以为直波导或弯曲波导。 若第一主波导 21和第一待测试波导 22均 为直波导, 则第一待测试波导 22可以与第一主波导 21平行设置, 且任意两 个第一待测试波导 22可以设置为与第一主波导 21之间的距离相等。

本实施例提供的光波导群速度延时测量装置, 采用两端分别设置有全反 射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格 光栅的波导作为待测试波导, 光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中 经多次往返传输后输出, 采用 较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的 传播长度, 且待测试波导群折 射率的差异通过光的往返传输被放大, 方便测试光器件群速度的延时, 且占 用芯片的面积较小。 图 3为本发明提供的光波导群速度延时测量装置 一个实施例的结构示 意图。 如图 3所示, 该装置具体可以包括: 第二主波导 31、 分束器 32、 两个 结构相同且群折射率相同的第三主波导 33、 耦合器 34、 第四主波导 35、 至 少一个待测试波导单元 36和数量与待测试波导单元 36的数量相同的第二光 电探测器 37, 待测试波导单元 36包括两个结构相同且宽度与第三主波导 33 不同的第二待测试波导 38、 宽度与第二待测试波导 38相同的中间波导 39、 设置在第二待测试波导 38的第一端的第三布拉格光栅 40和设置在第二待测 试波导 38的第二端的第四布拉格光栅 41, 其中:

第二主波导 31, 用于输入第三光信号。

分束器 32, 用于将第二主波导 31输出的第三光信号分为两路相位相同 且功率相同的第四光信号。

第三主波导 33, 用于输入和输出分束器 32输出的第四光信号。

耦合器 34, 用于将两个第三主波导 33输出的两路第四光信号合为第五 光信号。

第四主波导 35, 用于输出耦合器 34输出的第五光信号。

第二待测试波导 38, 用于耦合对应的第三主波导 33中的第四光信号生 成第六光信号, 并传输第六光信号、第四布拉格光栅 41反射的光信号和第三 布拉格光栅 40反射的光信号。

第三布拉格光栅 40, 用于对第四布拉格光栅 41反射的光信号进行全反 射。

第四布拉格光栅 41, 用于对第六光信号和第三布拉格光栅 40反射的光 信号进行部分透射和部分反射。

中间波导 39, 用于输入和输出同一待测试波导单元 36中的两个第二待 测试波导 38的第四布拉格光栅 41透射的光信号。

第二光电探测器 37, 用于接收对应的待测试波导单元 36中的中间波导

39输出的光信号。

具体的, 本实施例描述了一种通过两个待测试波导的相 互干涉实现光波 导群速度延时测量的装置。

本实施例的光波导群速度延时测量装置的工作 原理如下:

第二主波导 31、分束器 32、两个结构相同且群折射率相同的第三主波 33、 耦合器 34和第四主波导 35—起作为外围波导, 为整个装置提供光信号 的输入和输出。 其中, 第三光信号由第二主波导 31输入, 经分束器 32后分 为两路相位相同且功率相同的第四光信号, 两路第四光信号分别沿对应的第 三主波导 33传输, 经耦合器 34后合为第五光信号。 第四光信号在对应的第 三主波导 33中传输, 当遇到第二待测试波导 38的第一端时发生耦合, 第二 待测试波导 38 的第一端到第二端的延伸方向与第四光信号在 第三主波导 33 中的传输方向相反或成钝角。光信号从第三主 波导 33中耦合进第二待测试波 导 38中, 且由于第二待测试波导 38的宽度与第三主波导 33的宽度不同, 因 此这种耦合为反向耦合,即第二待测试波导 38激发的第六光信号从第二待测 试波导 38的第一端向第二端传输,第六光信号的功率 通过调整第二待测试 波导 38与第三主波导 33的间隔或刻蚀在第二待测试波导 38的第一端的第三 布拉格光栅 40的刻蚀深度获得, 刻蚀在第二待测试波导 38的第二端的第四 布拉格光栅 41对第六光信号进行部分透射和部分反射,例 5%的透射和 95% 的反射。 被第四布拉格光栅 41部分反射的光信号从第二待测试波导 38的第 二端向第一端传输, 刻蚀在第二待测试波导 38 的第一端的第三布拉格光栅 40对被第四布拉格光栅 41部分反射的光信号进行全反射, 即 100%的反射。 被第三布拉格光栅 40全反射的光信号从第二待测试波导 38的第一端向第二 端传输, 刻蚀在第二待测试波导 38的第二端的第四布拉格光栅 41对被第三 布拉格光栅 40全反射的光信号进行部分透射和部分反射。 此往复, 第二待 测试波导 38较小的群折射率的变化通过光信号的往返传 被放大。位于同一 待测试波导单元 36中的两个第二待测试波导 38的第四布拉格光栅 41透射的 两路光信号在中间波导 39中发生干涉, 中间波导 39输出的光信号被第二光 电探测器 37接收, 以形成干涉谱。 用户通过观测与待测试波导单元 36对应 的干涉谱的变化,可以确定该待测试波导单元 36中两个待测试波导群折射率 的差异, 进而确定这两个待测试波导对群速度的延时, 即采用此类波导的光 器件对群速度的延时。

其中, 两个第三主波导 33具体可以为直波导或弯曲波导。若两个第三 波导 33均为直波导, 则这两个第三主波导 33可以互相平行设置。 第二待测 试波导 38具体可以为直波导或弯曲波导。若第二待测 波导 38为弯曲波导, 则第二待测试波导 38的第一端和第二端可以分别与第三主波导 33平行设置。 中间波导 39具体可以为直波导或弯曲波导。 若中间波导 39为直波导, 且两 个第三主波导 33也为直波导,则中间波导 39可以与第三主波导 33平行设置。 同一待测试波导单元 36中的两个第二待测试波导 38可以设置为与对应的第 三主波导 33之间的距离相等, 同时还可以设置为与对应的中间波导 39之间 的距离相等。

本实施例提供的光波导群速度延时测量装置, 采用两端分别设置有全反 射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格 光栅的波导作为待测试波导, 光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中 经多次往返传输后输出, 采用 较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的 传播长度, 且待测试波导群折 射率的差异通过光的往返传输被放大, 方便测试光器件群速度的延时, 且占 用芯片的面积较小。

图 4为本发明提供的光波导群速度延时测量方法 个实施例的流程示意 图。 如图 4所示, 该方法可以由图 2所示实施例的光波导群速度延时测量装 置来实现, 该方法具体可以包括:

S401 , 第一主波导输入和输出第一光信号。

5402, 第一待测试波导耦合第一光信号生成第二光信 号, 并传输第二光 信号、 第二布拉格光栅反射的光信号和第一布拉格光 栅反射的光信号。

5403 , 第一布拉格光栅对第二布拉格光栅反射的光信 号进行全反射。

5404, 第二布拉格光栅对第二光信号和第一布拉格光 栅反射的光信号进 行部分透射和部分反射。

具体的,第二布拉格光栅可以对第一布拉格光 栅反射的光信号进行 5%的 透射和 95%的反射。

5405 , 第一光电探测器接收对应的第一待测试波导的 第二布拉格光栅透 射的光信号。

其中, 第一待测试波导为至少两个, 且至少两个第一待测试波导结构相 同且宽度与第一主波导不同; 第一布拉格光栅设置在第一待测试波导的第一 端; 第二布拉格光栅设置在第一待测试波导的第二 端; 第一光电探测器的数 量与第一待测试波导的数量相同。

具体的,各歩骤的具体实现过程可以参见图 2所示实施例中的相关描述, 此处不再赘述。 本实施例提供的光波导群速度延时测量方法, 采用两端分别设置有全反 射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格 光栅的波导作为待测试波导, 光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中 经多次往返传输后输出, 采用 较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的 传播长度, 且待测试波导群折 射率的差异通过光的往返传输被放大, 方便测试光器件群速度的延时, 且占 用芯片的面积较小。

图 5为本发明提供的光波导群速度延时测量方法 一个实施例的流程示 意图。 如图 5所示, 该方法可以由图 3所示实施例的光波导群速度延时测量 装置来实现, 该方法具体可以包括:

S501 , 第二主波导输入第三光信号。

S502, 分束器将第二主波导输出的第三光信号分为两 路相位相同且功率 相同的第四光信号。

S503, 第三主波导输入和输出分束器输出的第四光信 号。

S504,耦合器将两个第三主波导输出的两路第四 信号合为第五光信号。 S505 , 第四主波导输出耦合器输出的第五光信号。

S506, 第二待测试波导耦合对应的第三主波导中的第 四光信号生成第六 光信号, 并传输第六光信号、 第四布拉格光栅反射的光信号和第三布拉格光 栅反射的光信号。

S507, 第三布拉格光栅对第四布拉格光栅反射的光信 号进行全反射。 S508 , 第四布拉格光栅对第六光信号和第三布拉格光 栅反射的光信号进 行部分透射和部分反射。

具体的,第四布拉格光栅可以对第三布拉格光 栅反射的光信号进行 5%的 透射和 95%的反射

5509, 中间波导输入和输出同一待测试波导单元中的 两个第二待测试波 导的第四布拉格光栅透射的光信号。

5510, 第二光电探测器接收对应的待测试波导单元中 的中间波导输出的 光信号。

其中, 第三主波导为两个, 且两个第三主波导结构相同且群折射率相同; 待测试波导单元为至少一个, 且待测试波导单元包括两个结构相同且宽度与 第三主波导不同的第二待测试波导、宽度与第 二待测试波导相同的中间波导、 设置在第二待测试波导的第一端的第三布拉格 光栅和设置在第二待测试波导 的第二端的第四布拉格光栅; 第二光电探测器的数量与待测试波导单元的数 量相同。

具体的,各歩骤的具体实现过程可以参见图 3所示实施例中的相关描述, 此处不再赘述。

本实施例提供的光波导群速度延时测量方法, 采用两端分别设置有全反 射的布拉格光栅和部分反射部分透射的布拉格 光栅的波导作为待测试波导, 光在两个布拉格光栅的作用下在待测试波导中 经多次往返传输后输出, 采用 较短的待测试波导即可模拟光器件中光实际的 传播长度, 且待测试波导群折 射率的差异通过光的往返传输被放大, 方便测试光器件群速度的延时, 且占 用芯片的面积较小。

本领域普通技术人员可以理解: 实现上述各方法实施例的全部或部分歩 骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。 前述的程序可以存储于一计算机可 读取存储介质中。 该程序在执行时, 执行包括上述各方法实施例的歩骤; 而 前述的存储介质包括: ROM、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码 的介质。

最后应说明的是: 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案, 而非对 其限制; 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的 说明, 本领域的普通 技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改, 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换; 而这些修改或者替换, 并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例 技术方案的范围。