一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统与方法与流程

本发明涉及可调谐激光器测试，提供一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统与方法

背景技术：

1、伴随着硅光子芯片和硅光模块在800g、1.6t时代不断扩大的商业趋势，低成本、高效率的生产、检测方式是产业界孜孜追求的目标，这就要求尽可能在前道工序实现晶圆合格与否的判断，进而实现精准测试以提升出品良率、降低成本。这需要对可调谐激光器运转模式的稳定性和扫描精度等参数进行快速测试。

2、针对晶圆片上包括波导在内的整个微光学结构的波长相关光插损值参数测试需求，目前现有的测试方法，如点测法、宽带光源+光谱分析仪测试法以及可调谐激光器+波长计测试等方法均存在局限，要么只能产生“若干点”的波长相关光插损光谱特性，要么动态范围不足，要么引入波长计等辅助测试设备导致测试成本增加。虽然，由可调谐激光器+多通道高速光功率计组成的波长快速扫描系统能够解决上述问题，但对其核心测试仪器可调谐激光器运转稳定性的快捷表征尚无有效方法。

3、运转模式稳定性是衡量可调谐激光器跳模特性和扫描精度的重要指标，该指标甚至会影响可调谐激光器的功率重复性与稳定性。运转模式稳定性与可调谐激光器的内外腔模同步匹配程度、选频元件衍射效率、抗环境扰动能力、装配与精密机械加工误差等因素有关。考虑到上述诸多影响因素在实际过程中较难定量测试，这就给可调谐激光器的验收、对比和测试等工作带来了较大阻碍。

4、现有的评估方法，多是基于吸收光谱特征峰定标结合多次测量气体吸收池，并计算多次测量结果标准偏差的方案，此时运转模式稳定性的计算值与气体吸收池的测量次数和气体组分直接相关，需要获取的量数据以及多个气体吸收池才能得到近似值，测试效率低、成本高，未考虑数据处理方案对可调谐激光器模式稳定性评价的影响，也未考虑气体吸收池的特征峰对可调谐激光器输出光谱的覆盖率问题，从而导致运转模式稳定性测试方法使用的局限性。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的第一个目的为提供一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统，包括：

2、可调谐激光器，所述可调谐激光器可设定测试参数，所述可调谐激光器根据设定的测试参数产生待测可调谐激光光束；

3、波长识别模块，所述波长识别模块识别与锁定所述可调谐激光器谐振输出波长，输出光波长信号；

4、光电转换模块，所述光电转换模块将波长识别模块输出的光波长信号转化为电脉冲信号；

5、采集与显示模块，所述采集与显示模块获取可调谐激光器设定的测试参数，采集、统计与分析光电转换模块输出的电脉冲信号的数量和间隔，分析可调谐激光器运转模型稳定性。

6、本发明的第二个目的是提供一种可调谐激光器运转模式稳定性测试方法：

7、采集与显示模块获取可调谐激光器的激光器设置的扫描速度、起始波长、终止波长和触发间隔，并采集波长识别模块和光电转换模块转换的电脉冲信号，将电脉冲信号转化为离散数据；

8、基于设定数据与离散数据判断可调谐激光器的预设离散电脉冲数与采集离散电脉冲数是否相等；

9、基于离散数据相邻数据点时间差计算触发波长离散数据，计算触发波长离散数据与触发间隔间的波长触发差，依据波长触发差在多个划分的预设区间中的数量构建统计直方图，判断波长触发差在预设区间内的占比是否达到稳定性评估阈值。

10、具体的，所述预设离散电脉冲数的计算公式为，

11、，

12、式中，wst为起始波长，wen为终止波长，tri为触发间隔，j'为预设离散电脉冲数。

13、具体的，计算相邻离散数据中的波长触发时的时间差，得到n个时间相关数据分布值，n=j-1；

14、触发波长离散数据的计算公式为，

15、，

16、式中，tim[1~n]为时间相关数据分布值，spe为扫描速度，trw[1~n]为触发波长离散数据。

17、具体的，波长触发差的计算公式为，

18、，

19、式中，tri为触发间隔，abs_wav1[1~n]为波长触发差。

20、所述预设区间包括第一预设区间、第二预设区间以及第三预设区间，统计第一预设区间、第二预设区间与第三预设区间中波长触发差的数量分别为d1、d2和d3，构建统计直方图h1，计算统计直方图h1中d1的比例能否达到稳定性评估阈值，评估可调谐激光器运转模式的稳定性，稳定性评估公式为：

21、，

22、式中，α和β为稳定性评估权重，thr为稳定性评估阈值。

23、具体的，所述第一预设区间为0-1，所述第二预设区间为1-2，所述第三预设区间为大于2以上的数据。

24、具体的，所述稳定性评估阈值为85%。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、1、本发明提供了一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统，波长识别模块对可调谐激光器输出波长的快速锁定与识别能力，通过采集与显示模块解析采集到的电信号携带的运转状态信息，经由采集与显示模块显示和输出，可灵活配置实现超大范围待测光谱范围覆盖，提供待测可调谐激光器全波段稳定性测试。

27、2、本发明提供的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，无需获取内外腔模同步匹配程度等难以测量的仪器参数，降低了测量难度，解决了仪器性能评价复杂的问题，且与常规的标准偏差方法相比，不但提高了测量精度，还极大降低了测试过程中的数据获取量和数据处理量，能够更直观准确的反映仪器的跳模和触发精度特性，适用于可调谐激光源器的快速性能评估和检验。

技术特征：

1.一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统，其特征在于，包括：

2.一种可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试系统，

3.根据权利要求2所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：所述预设离散电脉冲数的计算公式为，

4.根据权利要求2所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：计算相邻离散数据中的波长触发时的时间差，得到n个时间相关数据分布值，n=j-1；

5.根据权利要求2所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：波长触发差的计算公式为，

6.根据权利要求2所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：所述预设区间包括第一预设区间、第二预设区间以及第三预设区间，统计第一预设区间、第二预设区间与第三预设区间中波长触发差的数量分别为d1、d2和d3，构建统计直方图h1，计算统计直方图h1中d1的比例能否达到稳定性评估阈值，评估可调谐激光器运转模式的稳定性，稳定性评估公式为：

7.根据权利要求6所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：所述第一预设区间为0-1，所述第二预设区间为1-2，所述第三预设区间为大于2以上的数据。

8.根据权利要求6所述的可调谐激光器运转模式稳定性测试方法，其特征在于：所述稳定性评估阈值为85%。

技术总结
本发明提供了一种可调谐激光器运转模式稳定性测试系统与方法，使用可调谐激光器、波长识别模块、光电转换模块以及采集与显示模块组成测试系统，通过计算预设离散电脉冲数与采集离散电脉冲数是否相等以及波长触发差在预设区间内的占比情况测试可调谐激光器运转模式稳定性，显著降低了测量难度，解决了仪器性能评价复杂的问题，且与常规的标准偏差方法相比，不但提高了测量精度，还极大降低了测试过程中的数据获取量和数据处理量，能够更直观准确的反映仪器的跳模和触发精度特性。

技术研发人员：盛立文,黄琳,乔山,刘志明,韦育,郑策,刘加庆,韩纪磊
受保护的技术使用者：中电科思仪科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17