一种基于Sagnac干涉仪的集成光学波导中次波强度的测试方法与流程

技术特征：

1.一种基于Sagnac干涉仪的集成光学波导中次波强度的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：光源的输出尾纤经过耦合器入射到集成光学波导，集成光学波导将入射光分为主波W_up与W_down两束，入射光在经过集成光学波导时会在上臂和下臂产生两束次波，分别为W₁与W₂；当W_up与W_down分别经过光纤环后，会经过集成光学波导形成干涉，并再次形成两束次波，分别为W₃与W₄；其中除了W_up与W_down会发生干涉外，W₁、W₂、W₃、W₄会分别与W_up、W_down干涉；同时，W₁、W₂、W₃、W₄之间也会发生干涉，干涉波强度忽略不计；干涉光经过耦合器后到达探测器的光强I_AC为：

$\begin{array}{c}{I}_{AC}=2\sqrt{I_{up}{I}_{down}}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m1}+{\mathrm{\Φ}}_s\right)\\ +2\[\sqrt{I_{up}{I}_1}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m2}+{\mathrm{\Φ}}_{up}-{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}\right)+\sqrt{I_{down}{I}_4}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m3}+{\mathrm{\Φ}}_{up}-{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}\right)\]\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\Φ}}_{up}-{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}\right)\\ +2\[\sqrt{I_{up}{I}_2}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m4}+{\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}+{\mathrm{\Φ}}_s\right)+\sqrt{I_{down}{I}_3}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m5}+{\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}-{\mathrm{\Φ}}_s\right)\]\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}\right)\\ +2\[\sqrt{I_{down}{I}_2}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m6}+{\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}\right)+\sqrt{I_{up}{I}_3}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m7}+{\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}\right)\]\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\Φ}}_{down}-{\mathrm{\Φ}}_{down}^{\′}\right)\\ +2\[\sqrt{I_{down}{I}_1}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m8}-{\mathrm{\Φ}}_{up}+{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}+{\mathrm{\Φ}}_s\right)+\sqrt{I_{up}{I}_4}\cos \left({\mathrm{\Φ}}_{m9}-{\mathrm{\Φ}}_{up}+{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}-{\mathrm{\Φ}}_s\right)\]\mathrm{\γ}\left({\mathrm{\Φ}}_{up}-{\mathrm{\Φ}}_{up}^{\′}\right)\end{array}$

其中，I₁、I₂、I₃、I₄分别为次波W₁、W₂、W₃、W₄的强度，I_up和I_down分别为主波W_up与W_down的强度；Ф_up和Ф_down分别为主波经过集成光学波导时的相位变化量，Ф_up′为次波W₁、W₃经过集成光学波导上臂时产生的相位变化量，Ф_down′为次波W₂、W₄经过集成光学波导下臂时产生的相位变化量；ΔL为主波和次波在波导中传播的光程差，λ为工作波长；公式中γ表示光源的相干函数，Ф_s表示Sagnac相位，Ф_m1～Ф_m9分别表示了主波之间的干涉光、以及两个主波分别与相应的次波干涉的干涉光在通过集成光学波导时经历的总调制相位；

步骤2：信号发生器在集成光学波导上施加光纤环本征频率两倍的方波调制频率，由锁相放大器得到的解调值D为：

$D\≈16Asin\left(\frac{\mathrm{\π}}{8}\right)cos\left(\frac{2\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}L}{\mathrm{\λ}}\right)(1+{\mathrm{cos\Φ}}_S)\mathrm{\γ}\left(\mathrm{\Δ}L\right)sin(\frac{\mathrm{\π}}{8}+{\mathrm{\Φ}}_0)$

其中，A为次波的强度，Ф₀为调制方波的直流分量；

步骤3：通过解调值D的峰峰值2V_p计算出次波的强度A：

A＝V_p²/[16sin(π/8)cos(2πΔL/λ)(1+cosФ_s)γ(ΔL)√I_up]²

ΔL为集成光学波导中主波与次波的光程差。

2.一种基于Sagnac干涉仪的集成光学波导中次波强度的测试装置，其特征在于：包括光源、耦合器、集成光学波导、光纤环、探测器、信号处理电路及采集计算机，所述的信号处理电路包括信号发生器和锁相放大器；信号发生器将制定调制信号施加在集成光学波导上，并将该调制信号作为参考信号提供给锁相放大器；锁相放大器检测与参考信号同频率的Sagnac干涉仪输出并将该输出信号传输给采集计算机，对输出值进行计算得到次波强度；集成光学波导的上臂和下臂分别连接光纤环的两端，所述的锁相放大器连接在探测器的输出端，所述的信号发生器连接在所述的锁相放大器和集成光学波导之间，所述的采集计算机连接在锁相放大器的输出端。

3.权利要求2所述的一种基于Sagnac干涉仪的集成光学波导中次波强度的测试装置，其特征在于：所述的光源为1550nm波长ASE光源，所述探测器为20k跨阻，所述耦合器为2×2单模耦合器，所述的集成光学波导为Y1588-P型Y波导,所述的光纤环为2800m，所述的锁相放大器为SR830锁相放大器，所述的信号发生器型号为AFG3102。

4.权利要求2所述的一种基于Sagnac干涉仪的集成光学波导中次波强度的测试装置，其特征在于：耦合器为四端口器件，两个输入端口分别连接光源和探测器，两个输出端口中，一个输出端口连接集成光学波导，另一个输出端口的光纤空置，光纤端面斜切八度角。