光纤耦合器中V型槽阵列定位误差的测量与评定

摘要

在光纤通讯领域,不仅要研制高质量的光源、光纤和光电探测器,而且光源与光纤、光纤与光纤、光纤与光电探测器之间的光耦合也是实际应用中必须妥善解决的问题.随着光网络传输的信息量的增加,光纤及其他光学器件逐步向集成化方向发展,相应的出现了阵列波导光栅(AWG)、激光器阵列等集成光学器件,所以光密集波分复用(DWDM)加光纤放大器(EDFA)的高速、大容量光纤传输系统已经成为包括中国在内的世界各国光纤网络建设的首选方案.目前AWG芯片的制备工艺基本成熟,国外许多大公司都能提供商品化的AWG芯片,并且价格也不断下调,但AWG模块价格却保持较高的水平,原因是将AWG芯片和光纤阵列(Fiber Array)对准粘接在一起形成AWG模块的耦合封装工作难度很大.而为了准确定位光纤而制作的V型槽阵列对耦合封装的成败起着非常重要的作用.特别是单模光纤,因为它的纤芯太细,因此制作出具有高精度定位功能的V型槽是提高耦合效率的关键.虽然引起单模光纤与波导连接耦合插入损耗的因素很多,但决定连接耦合成败的关键问题是光纤与波导的相对位置.波导宽度、深度及光纤芯径尺寸都只有微米量级,相对容差极小,这就给V型槽的加工和检测带来很大困难.本文就是针对V型槽的结构特点,探索一种快捷有效的测试方法,使得能在保证精度的情况下缩短测试时间.V型槽的检测一直都是困扰光电行业的一个难题,因为它结构的特殊性,导致许多常规的测试设备都无法对它进行检测,所以作者选择了Taylor Hobson公司的Talysurf,分别尝试了二维和三维的测量方法,分析了两种方法的优缺点,实验证明,二维测量方法有很好的快速性,数据处理相对简单,但测量前的调整比较复杂;三维方法,测量时间比较长,数据处理复杂,但测前基本不需要调整.作者改进了常规的二维测量方法,使得测前调整简单很多,实验证明二维测量更适合于实际应用.使用MATLAB语言,编写了评定软件,并通过实验验证了算法和软件的可靠性和实用性.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1引言

1.2光纤通讯及光纤耦合技术

1.3光纤定位V型槽阵列及其检测技术

1.4本文主要研究内容及目的意义

第2章V型槽定位误差的测量原理

2.1 V型槽阵列的定位误差

2.2 V型槽阵列耦合误差的三维测量法

2.3 V型槽阵列耦合误差的二维测量方法

2.3.1测量原理

2.3.2截面轮廓建模

2.4本章小结

第3章V型槽阵列测量误差分析

3.1总体装卡误差理论分析

3.2旋转误差分析

3.3倾斜误差分析

3.4本章小结

第4章V型槽阵列耦合误差评定软件开发与实验验证

4.1 V槽阵列耦合误差评定

4.2分析软件设计流程

4.3软件界面介绍

4.4仿真实验

4.5实测数据分析

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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致谢