一種采用可調(diào)諧激光光源的光譜測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于無源光電子器件光譜特性測(cè)試的系統(tǒng)，尤其涉及一種TLS+PD光譜測(cè)試系統(tǒng)，屬于光通信領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無源光電子器件作為光纖通信系統(tǒng)中的重要組成部分，在光纖通信網(wǎng)絡(luò)向大容量、高速率發(fā)展的趨勢(shì)下，無源光電子器件便顯得尤為重要。近年來，新材料、新工藝和新產(chǎn)品在不斷涌現(xiàn)，無源光電子器件正迎來一個(gè)迅速發(fā)展的時(shí)期，隨著需求量的增大，如何在批量生產(chǎn)過程中以一種低成本、高精度的方式快速測(cè)試無源光電子器件的光譜特性便顯得尤為重要。
[0003]現(xiàn)有無源光電子器件的光譜特性的常見測(cè)試方式為采用光譜分析儀OSA(OptiCalSpectrum Analyzer)來進(jìn)行掃描測(cè)試，即利用衍射光柵作為分光元件，利用衍射光柵的色散作用使入射光中不同頻率分量的光在空間中分離開來，配合高靈敏度光電探測(cè)器PIN管對(duì)不同位置處的頻譜分量進(jìn)行探測(cè)掃描，最終得到無源光電子器件的光譜特性曲線。
[0004]這種采用光譜分析儀的測(cè)試方式由于受衍射光柵色散能力的限制，波長(zhǎng)分辨率一般只能達(dá)到20?50pm，掃描測(cè)試速率較慢(測(cè)試時(shí)間一般2秒以上)，靈敏度不足，成本很尚O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有光譜分析儀在測(cè)試無源光電子器件時(shí)分辨率偏低，測(cè)試速率較慢，靈敏度不足、成本高昂等缺點(diǎn)，提供一種新的測(cè)試方案，能夠以一種低成本的方式在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)無源光電子器件光譜特性的高靈敏度快速測(cè)試。
[0006]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]采用高精度可調(diào)諧激光光源TLS (Tunable Laser Source)和高靈敏度光電探測(cè)器PIN管的方式進(jìn)行掃描測(cè)試，系統(tǒng)主要包括TLS掃描光源、硬件部分、光路部分以及上位機(jī)處理程序四部分組成。TLS作為輸入光源。TLS輸出光進(jìn)入同步光路后通過1X2功率耦合器分為兩路，一路接帶通濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具作為同步通道，用于標(biāo)識(shí)起始波長(zhǎng)點(diǎn)，另一路經(jīng)過I X N功率耦合器以及待測(cè)無源光電子器件進(jìn)入各自對(duì)應(yīng)的PIN管，作為光譜特性測(cè)試通道。采樣電路利用ADC采樣芯片對(duì)同步通道和各測(cè)試通道PIN管電壓值進(jìn)行同步采樣。在可調(diào)諧激光光源TLS的一個(gè)完整掃描周期內(nèi)，采樣電路通過定時(shí)器以一定周期對(duì)同步通道及測(cè)試通道PIN管響應(yīng)進(jìn)行一次中斷采樣，采樣數(shù)量覆蓋TLS的一個(gè)完整掃描周期后對(duì)完成采樣數(shù)據(jù)組包，再通過網(wǎng)口發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)器端程序(采用UDP協(xié)議)，服務(wù)器端程序再通過TCP/IP協(xié)議將對(duì)應(yīng)通道的采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給連接的客戶端程序，客戶端程序每接收完TLS—個(gè)完整掃描周期的采樣數(shù)據(jù)后則開始解析協(xié)議，將采樣數(shù)據(jù)還原成對(duì)應(yīng)通道待測(cè)無源光電子器件的光譜特性曲線。
[0008]所述TLS為同步通道和各測(cè)試通道提供光源信號(hào)，在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，其波長(zhǎng)以一定波長(zhǎng)間隔從起始波長(zhǎng)開始掃描，到終止波長(zhǎng)結(jié)束掃描，然后再次從起始波長(zhǎng)開始掃描，形成一個(gè)循環(huán)掃描過程。所采用的TLS—般需要具備高隔離度、高速率以及高精度等特點(diǎn)。
[0009]所述光路部分包括有:1X2功率耦合器、IXN功率耦合器，帶通濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具。其中帶通濾波器和標(biāo)準(zhǔn)具組成了本系統(tǒng)的同步裝置，負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)可調(diào)諧激光光源TLS —個(gè)完整掃描周期內(nèi)某幾個(gè)特征波長(zhǎng)點(diǎn)。
[0010]所述硬件部分包括有:同步通道光電探測(cè)器PINZ、各測(cè)試通道光電探測(cè)器PINl?N、采樣芯片ADC，緩存BUFFER，ADC負(fù)責(zé)對(duì)各通道PIN管響應(yīng)進(jìn)行同步采樣，緩存用于存貯各通道PIN管響應(yīng)的單次采樣數(shù)據(jù)。
[0011]所述上位機(jī)處理程序包括有服務(wù)器端程序和客戶端程序，服務(wù)器端程序通過網(wǎng)口接收光譜測(cè)試儀發(fā)送的各通道采樣數(shù)據(jù)，通過分析同步通道采樣數(shù)據(jù)中的標(biāo)識(shí)波長(zhǎng)點(diǎn)完成與各測(cè)試通道采樣數(shù)據(jù)的同步功能，同時(shí)將同步后的各通道采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給各連接客戶端程序，客戶端程序通過網(wǎng)口與服務(wù)器端程序建立連接，并將采樣數(shù)據(jù)還原為真實(shí)的光譜特性曲線。
[0012]本發(fā)明提供了一種采用可調(diào)諧激光光源的光譜測(cè)試系統(tǒng)，包括:可調(diào)諧激光源、光路部分、硬件部分、上位機(jī)；所述光路部分包括1X2功率耦合器、帶通濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具、IXN功率耦合器；所述I X 2功率耦合器的輸入端連接到所述可調(diào)諧激光源的輸出端，所述I X 2功率耦合器的兩個(gè)輸出端分別與帶通濾波器的輸入端和I XN功率耦合器的輸入端相連，所述帶通濾波器的輸出端與標(biāo)準(zhǔn)具的輸入端相連，所述IXN功率耦合器的輸出端與N個(gè)待測(cè)無源光電子器件的輸入端相連，N為大于等于I的正整數(shù)；所述硬件部分包括同步通道光電探測(cè)器、I?N測(cè)試通道光電探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、緩存和同步時(shí)鐘，所述同步通道光電探測(cè)器的輸入端與所述標(biāo)準(zhǔn)具的輸出端相連，I?N測(cè)試通道光電探測(cè)器的輸入端分別與N個(gè)待測(cè)無源光電子器件的輸出端相連，同步通道光電探測(cè)器的輸入端和I?N測(cè)試通道光電探測(cè)器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端相連，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述緩存的輸入端相連，所述緩存的輸出端通過網(wǎng)絡(luò)連接到所述上位機(jī)。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述可調(diào)諧激光源為窄帶高隔離度高速可調(diào)諧激光源；所述可調(diào)諧激光源在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)循環(huán)掃描。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述上位機(jī)包括至少一臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)和至少一臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)，所述服務(wù)器計(jì)算機(jī)和至少一臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信連接。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述客戶端計(jì)算機(jī)運(yùn)行客戶端程序來處理所述待測(cè)無源光電子器件的光譜數(shù)據(jù)，所述客戶端程序的數(shù)量與待測(cè)無源光電子器件的數(shù)量相對(duì)應(yīng)，每個(gè)客戶端程序處理對(duì)應(yīng)待測(cè)無源光電子器件的光譜數(shù)據(jù)，各個(gè)客戶端程序可以分布在不同的客戶端計(jì)算機(jī)上，也可以多個(gè)客戶端程序放置在同一客戶端計(jì)算機(jī)上。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述服務(wù)器端計(jì)算機(jī)接收來自硬件部分的同步通道采樣數(shù)據(jù)和各測(cè)試通道采樣數(shù)據(jù)，通過對(duì)同步通道光電探測(cè)器響應(yīng)的同步通道采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出某幾個(gè)特征峰值波長(zhǎng)點(diǎn)作為同步處理的基準(zhǔn)波長(zhǎng)，然后對(duì)各測(cè)試通道中待測(cè)無源光電子器件響應(yīng)的各測(cè)試通道采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理以獲得對(duì)應(yīng)待測(cè)無源光電子器件的真實(shí)光譜數(shù)據(jù)。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述服務(wù)器端計(jì)算機(jī)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)具的濾波峰值波長(zhǎng)作為同步處理的基準(zhǔn)波長(zhǎng)。
[0018]在上述技術(shù)方案中，所述服務(wù)器端計(jì)算機(jī)將各測(cè)試通道中待測(cè)無源光電子器件的真實(shí)光譜數(shù)據(jù)發(fā)送給所述客戶端計(jì)算機(jī)，所述客戶端計(jì)算機(jī)將接收到的真實(shí)光譜數(shù)據(jù)還原為光譜曲線并實(shí)時(shí)顯示。
[0019]在上述技術(shù)方案中，波長(zhǎng)分辨率大于10pm。
[0020]在上述技術(shù)方案中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器為高速多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其通道數(shù)量大于等于N+1。
[0021]本發(fā)明取得了以下技術(shù)效果:
[0022]1、本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)試通道復(fù)用一臺(tái)光源，極大限度的節(jié)約了使用成本。
[0023]2、本發(fā)明采用服務(wù)器/客戶端架構(gòu)，可以同時(shí)測(cè)試監(jiān)控多個(gè)通道的光譜特性。同步功能由服務(wù)器端處理完成，簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。客戶端與服務(wù)器彼此獨(dú)立，可以靈活修改客戶端程序以滿足各種產(chǎn)品測(cè)試分析的需求。
[0024]3、本發(fā)明較光譜分析儀(OSA)相比，測(cè)試速度快、靈敏度高、波長(zhǎng)分辨率高(可以達(dá)到1pm以上)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明的光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的同步原理示意圖；
[0027]圖3是本發(fā)明的光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的上位機(jī)程序原理示意圖；
[0028]其中:
[0029]TLS:可調(diào)諧激光光源；
[0030]DUT-1?N:各通道被測(cè)無源光電子器件；
[0031]PINZ:同步通道光電探測(cè)器；
[0032]PIN-1?N:1?N測(cè)試通道光電探測(cè)器；
[0033]1:帶通濾波器；
[0034]2:1X2功率耦合器；
[0035]3:標(biāo)準(zhǔn)具；
[0036]4:1 XN功率耦合器；
[0037]5:光路部分；
[0038]6:硬件部分；
[0039]7:網(wǎng)口；
[0040]8:上位機(jī)；
[0041]Server:服務(wù)器；
[0042]Client-1?N:各通道客戶端；
【具體實(shí)施方式】
[0043]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0044]圖1是本發(fā)明的光譜特性測(cè)試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖，光譜特性測(cè)試系統(tǒng)包括光路部分5、硬件部分6、可調(diào)諧激光源TLS和上位機(jī)，可調(diào)諧激光光源TLS輸出端與光路部分5中的1X2功率親合器2的輸入端連接，將TLS輸出的光信號(hào)分為測(cè)試光和參考光。所述TLS為窄帶高隔離度高速可調(diào)諧激光源，在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)循環(huán)掃描，能夠用來替代傳統(tǒng)光譜分析儀(OSA)中的分光元件一一衍射光柵。
[0045]對(duì)于參考光信道，1X2功率耦合器2的其中一個(gè)輸出端與帶通濾波器I的輸入端連接，帶通濾波器I的輸出端與標(biāo)準(zhǔn)具3的輸入端連接，標(biāo)準(zhǔn)具3的輸出端與硬件部分6中的同步通道光電探測(cè)器PINZ連接。
[0046]對(duì)于測(cè)試光信道，1X2功率耦合器2的另一輸出端與IXN功率耦合器4輸入端連接，I XN功率耦合器4的I?N通道的輸出端分別連接I?N通道待測(cè)無源光電子器件DUT-1?N的輸入端。
[0047]所述硬件部分6包括有同步通道光電探測(cè)器PINZ、1?N測(cè)試通道光電探測(cè)器PIN-1?N