CN111855153B - 光隔离器隔离度的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光隔离器隔离度的测试装置,设置于激光器出光口前端,包括架体,所述架体自下而上依次设置有底板、第一载板、转盘和第二载板;所述底板上设置有至少一个第一反射镜,所述第一载板上设置有分光棱镜,所述转盘用于放置光隔离器,所述第二载板上设置有第二反射镜,所述分光棱镜、光隔离器和第二反射镜的光路同轴;激光器出射的光经由至少一个第一反射镜反射至分光棱镜,自分光棱镜出射的光经由光隔离器到达第二反射镜后沿原光路返回至分光棱镜,所述分光棱镜的反射光路上设置有探测器。本发明还公开一种测试方法,通过测量放置光隔离器前后回射光进入探测器的能量值,得到光隔离器的光隔离度。
Description
技术领域
本发明涉及光学器件技术领域,尤其涉及一种光隔离器隔离度的测试装置及方法。
背景技术
随着光通信技术向高速、大容量方向发展,光路中反射已成为一个必须解决的重要问题,由此出现了一种只允许光线沿光路正向传输的非互易性无源器件——光隔离器。光隔离器广泛用于长距离和多波长高速传送。光隔离器还用于各种军事、航空航天领域,这部分光隔离器需要经过严格的测试和HEFO认证,以确保其可靠性和性能。此外,专业实验室和研发也是光隔离器的一大应用领域,主要是用于降噪、医学成像、锁模脉冲激光器、光学捕获等等。光隔离器还用于工业及建筑领域的传感,以及其他通信方面的产品制造、测试、研发。
经检索发现:公开号CN207585890U的中国专利于2018年7月6日公开了一种光隔离器发送组件的***损耗和隔离度的测试装置,包括第一光源、第一光开关、第一光功率计、第二光功率计、第一准直器、偏振片、第二准直器、第二光源、第二光开关;该专利测试装置构造出的测试条件完全模拟产品的应用环境,更贴近客户使用状态。公开号CN1066822C的中国专利于2001年6月6日公开了一种光纤型光隔离器性能测试仪,包括光栅外腔半导体激光器、光功率计,光谱分析部件,光纤型光定向耦合器,光纤型光偏振控制器,光路选通器,光调制全反射器,光锁相放大器,温度控制器;该专利是待测光纤型光隔离器只需一次接入,不需调向,便可完成综合测试其各性能。
隔离度的测量主要是测量光通过隔离器后的回射光再次经过隔离器后光的能量与入射光进入光隔离器前入射光能量的比值,由于入射光路和回射射光路重合,很难在原光路方向测量试回射光路的能量,本发明在光路中引入分光棱镜将需要测量的第二次经过光隔离器的光路与入射光路分开,巧妙的测量了回射光经过光隔离器的能量,从而得出了光隔离器的隔离度。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供一种光隔离器隔离度的测试装置及方法,通过测量放置光隔离器前后回射光进入探测器的能量值,得到光隔离器的光隔离度。
本发明是通过以下技术方案予以实现的:
光隔离器隔离度的测试装置,设置于激光器出光口前端,包括架体,所述架体自下而上依次设置有底板、第一载板、转盘和第二载板;所述底板上设置有至少一个第一反射镜,所述第一载板上设置有分光棱镜,所述转盘用于放置光隔离器,所述第二载板上设置有第二反射镜,所述分光棱镜、光隔离器和第二反射镜的光路同轴;激光器出射的光经由至少一个第一反射镜反射至分光棱镜,自分光棱镜出射的光经由光隔离器到达第二反射镜后沿原光路返回至分光棱镜,所述分光棱镜的反射光路上设置有探测器。
上述技术方案中,转盘上未放置光隔离器前,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光到达第二反射镜后经由第二反射镜反射回分光棱镜,分光棱镜将光反射至探测器,获取放置光隔离器前的入射光能量;转盘上放置光隔离器后,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光经光隔离器到达第二反射镜,再经第二反射镜反射、经光隔离器隔离后原路返回分光棱镜,分光棱镜将返回的光反射至探测器,获取放置光隔离器后的入射光能量;依据放置光隔离器前后的光能量的比值,得到待测光隔离器的光隔离度。
进一步地,为防止小部分的光透过分光棱镜沿原光路返回激光器,造成激光器损伤,可在激光器前端设置光隔离器进行隔离。
作为进一步的技术方案,所述底板上固定有连接杆,所述第一载板和第二载板套设在连接杆上。所述第一载板和第二载板均通过连接件套接在连接杆上,所述连接件的一端分别用于与第一载板和第二载板固定连接,另一端与连接杆固定连接。
作为进一步的技术方案,所述第一载板和第二载板均为圆柱形载板;所述第一载板、第二载板和转盘同轴设置。
进一步地,所述第一载板和第二载板为尺寸一致的圆柱形载板,这样可以保证固定于第一载板下方的分光棱镜、放置于转盘上的待测光隔离器与固定于第二载板上第二反射镜的光路同轴。
作为进一步的技术方案,所述第一载板上设有第一安装孔,用于安装分光棱镜;所述第二载板上设有第二安装孔,用于安装第二反射镜。
作为进一步的技术方案,所述转盘固定在第一载板的上方;所述分光棱镜固定在第一载板的下方;所述转盘上放置光隔离器的位置与第一安装孔相对应。
进一步地,所述转盘边缘设置有锁紧螺钉用于固定转盘,通过锁紧螺钉的松开与锁紧实现转盘的转动与固定。
进一步地,所述转盘上利用激光打标机打了一圈刻度,一格最小刻度有0.5°,以此可以保证转盘的转动角度。
作为进一步的技术方案,所述第二反射镜的反射面与入射光路垂直;所述分光棱镜的出射面与出射光路垂直;所述转盘的表面与入射光路垂直。
作为进一步的技术方案,所述激光器光源波长与光隔离器的设计波长一致且在分光棱镜设计波长范围内。
作为进一步的技术方案,所述测试装置配置有暗箱,用于将整个测试装置罩住遮光。测试过程都是在暗箱里面进行,避免外界光对测试结果的影响。
作为进一步的技术方案,所述底板上设置有两个第一反射镜,两个所述第一反射镜的出射面相互垂直。
光隔离器隔离度的测试方法,采用所述的测试装置实现,所述测试方法包括:
测试放置光隔离器前的第一隔离前能量;
测试放置光隔离器后的第一隔离后能量值;
根据第一隔离前能量和第一隔离后能量,得到第一光隔离度;
将光隔离器旋转180°,测试放置光隔离器前的第二隔离前能量;
测试放置光隔离器后的第二隔离后能量;
根据第二隔离前能量及第二隔离后能量,得到第二光隔离度;
比较第一光隔离度和第二光隔离度,当第一光隔离度和第二光隔离度的差值小于预设值时,结束测试。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明利用分光棱镜实现光路偏折,测量通过光隔离器后返回到入射光路的能量值,进而实现隔离度的测量。在转盘上未放置光隔离器前,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光到达第二反射镜后经由第二反射镜反射回分光棱镜,分光棱镜将光反射至探测器,获取放置光隔离器前的入射光能量;在转盘上放置光隔离器后,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光经光隔离器到达第二反射镜,再经第二反射镜反射、经光隔离器隔离后原路返回分光棱镜,分光棱镜将返回的光反射至探测器,获取放置光隔离器后的入射光能量;依据放置光隔离器前后的光能量的比值,得到待测光隔离器的光隔离度。
(2)本发明在光路中引入分光棱镜将需要测量的第二次经过光隔离器的光路与入射光路分开,巧妙的测量了回射光经过光隔离器的能量,从而得出了光隔离器的隔离度。
附图说明
图1为根据本发明实施例的测试装置的结构示意图。
图2为根据本发明实施例的测试装置的侧视图。
图3为根据本发明实施例的测试过程的光路示意图。
图4为根据本发明实施例的测试装置内部光路示意图。
图中:1、底板;2、第一载板;3、转盘;301、光隔离器;4、第二载板;401、第二反射镜;5、第一安装孔;501、分光棱镜;6、连接杆;7、探测器;8、激光器;9、标准光隔离器;10、第一反射镜。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
请参阅图1-图4,本实施例提供一种光隔离器隔离度的测试装置,设置于激光器出光口前端,包括架体,所述架体自下而上依次设置有底板1、第一载板2、转盘3和第二载板4。所述底板1上设置有两个第一反射镜10,两个所述第一反射镜10的出射面相互垂直。所述第一载板2上设置有分光棱镜501,所述第一载板2上表面放置有转盘3,所述转盘2用于放置光隔离器301。所述第二载板4上设置有第二反射镜401,所述分光棱镜501、光隔离器301和第二反射镜401的光路同轴。激光器8出射的光经由至少一个第一反射镜10反射至分光棱镜501,自分光棱镜501出射的光经由光隔离器301到达第二反射镜401后沿原光路返回至分光棱镜501,所述分光棱镜501的反射光路上设置有探测器7。所述分光棱镜501的出射光的光斑正入射探测器7中间。
所述底板1固定在光学平面上。所述底板1上固定有连接杆6,所述第一载板2和第二载板4均套接在连接杆6上。所述转盘3放置在第一载板2上方。
所述第一载板2和第二载板4均为圆柱形载板;所述第一载板2、第二载板4和转盘3同轴设置。
所述第一载板2和第二载板4为尺寸一致的圆柱形载板,这样可以保证固定于第一载板2下方的分光棱镜501、放置于转盘3上的待测光隔离器301与固定于第二载板4上第二反射镜401的光路同轴。
所述第一载板2和第二载板4均通过连接件套接在连接杆6上,所述连接件的一端分别用于与第一载板2和第二载板4固定连接,另一端与连接杆6固定连接。
所述第一载板2上设有第一安装孔5,用于安装分光棱镜501;所述第二载板4上设有第二安装孔,用于安装第二反射镜401。
所述转盘3固定在第一载板2的上方;所述分光棱镜501固定在第一载板2的下方;所述转盘3上放置光隔离器301的位置与第一安装孔5相对应。光隔离器301在转盘3上的安装位置与用于分光棱镜501的第一安装孔5相对应,保证光隔离器301与分光棱镜501的光路同轴。
所述转盘3边缘设置有锁紧螺钉用于固定转盘3,通过锁紧螺钉的松开与锁紧实现转盘3的转动与固定。在需要调整光隔离器301的方向时,松开锁紧螺钉,转动转盘3到指定角度,然后锁紧螺钉。
所述转盘3上利用激光打标机打了一圈刻度,一格最小刻度有0.5°,以此可以保证转盘3的转动角度。对光隔离器301的隔离度进行测试时,需要通过转盘3转动调整光隔离器301的方向,获得不同的隔离度测试值,当不同测试值之间的差值满足预设条件时,即可认为待测光隔离器301合格。例如,对于一个待测光隔离器301产品,分别测量得到放置待测光隔离器301前后的光能量值E0和E1;将转盘3旋转180°,使转盘3上的光隔离器301旋转180°,然后再分别测量得到放置待测光隔离器301前后的光能量值E0′和E1′;判断E0/E1与E0′/E1′的差值是否小于预设值,如果小于,则待测光隔离器301合格。
所述第二反射镜401的反射面与入射光路垂直;所述分光棱镜501的出射面与出射光路垂直;所述转盘3的表面与入射光路垂直。
激光器8光源为线偏振光。所述激光器8光源波长与光隔离器301的设计波长一致且在分光棱镜501设计波长范围内。所述激光器8光源波长与光隔离器301的设计波长一致可以保证产生隔离效果。
所述测试装置配置有暗箱,用于将整个测试装置罩住遮光。测试过程都是在暗箱里面进行,避免外界光对测试结果的影响。
为防止小部分的光透过分光棱镜501沿原光路返回激光器8,造成激光器8损伤,可在激光器8前端设置标准光隔离器9进行隔离。
实施例2
本实施例提供一种测试方法,利用光隔离器301隔离度的测试装置实现,所述测试方法包括:
(1)将测试装置固定于激光器8出光口位置,调整测试装置,使激光器8的出射光对准测试装置内的第一反射镜10,第一载板2、转盘3和第二载板4同轴,分光棱镜501、光隔离器301、第二反射镜401的光路同轴,分光棱镜501的反射光的光斑正对探测器7中间;
(2)转盘3上不放置光隔离器301,打开激光器8,测量探测器7探测到的光能量值E0;
(3)转盘3上放置光隔离器301,打开激光器8,测量探测器7探测到的光能量值E1;
(4)根据光隔离度计算公式B=-10log(E1/E0),得到第一光隔离度值B1;
(5)将转盘3转动180°;
(6)转盘3上不放置光隔离器301,打开激光器8,测量探测器7探测到的光能量值E0′;
(7)转盘3上放置光隔离器301,打开激光器8,测量探测器7探测到的光能量值E1′;
(8)根据光隔离度计算公式B=-10log(E1/E0),得到第二光隔离度值B1′;
比较B1和B1′,当两者的差值小于预设值时,结束测试,待测光隔离器301合格。
进一步地,如果两者的差值大于预设值,则需要排除一下可能的原因,通常从以下因素排查:测试时通过各元器件光路是否同轴,外界光是否对测试造成了影响等,排除了这些因素之后两次结果差值依然很大的话,则判定光隔离器301隔离度不合格。
在测隔离器产品之前,可以按照相同的方法测两次(0°和180°),用于校准标准光隔离器301的隔离度差值,校准合格后再开始测量实际的光隔离器301产品。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是:以上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实施例技术方案。
Claims (10)
1.光隔离器隔离度的测试装置,设置于激光器出光口前端,其特征在于,包括架体,所述架体自下而上依次设置有底板、第一载板、转盘和第二载板;所述底板上设置有至少一个第一反射镜,所述第一载板上设置有分光棱镜,所述转盘用于放置光隔离器,所述第二载板上设置有第二反射镜,所述分光棱镜、光隔离器和第二反射镜的光路同轴;激光器出射的光经由至少一个第一反射镜反射至分光棱镜,自分光棱镜出射的光经由光隔离器到达第二反射镜后沿原光路返回至分光棱镜,所述分光棱镜的反射光路上设置有探测器;转盘上未放置光隔离器前,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光到达第二反射镜后经由第二反射镜反射回分光棱镜,分光棱镜将光反射至探测器,获取放置光隔离器前的入射光能量;转盘上放置光隔离器后,激光器发出的光经由第一反射镜反射到分光棱镜,透过分光棱镜的光经光隔离器到达第二反射镜,再经第二反射镜反射、经光隔离器隔离后原路返回分光棱镜,分光棱镜将返回的光反射至探测器,获取放置光隔离器后的入射光能量;依据放置光隔离器前后的光能量的比值,得到待测光隔离器的光隔离度。
2.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述底板上固定有连接杆,所述第一载板和第二载板套设在连接杆上。
3.根据权利要求2所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述第一载板和第二载板均为圆柱形载板;所述第一载板、第二载板和转盘同轴设置。
4.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述第一载板上设有第一安装孔,用于安装分光棱镜;所述第二载板上设有第二安装孔,用于安装第二反射镜。
5.根据权利要求4所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述转盘固定在第一载板的上方;所述分光棱镜固定在第一载板的下方;所述转盘上放置光隔离器的位置与第一安装孔相对应。
6.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述第二反射镜的反射面与入射光路垂直;所述分光棱镜的出射面与出射光路垂直;所述转盘的表面与入射光路垂直。
7.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述激光器光源波长与光隔离器的设计波长一致且在分光棱镜设计波长范围内。
8.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述测试装置配置有暗箱,用于将整个测试装置罩住遮光。
9.根据权利要求1所述的光隔离器隔离度的测试装置,其特征在于,所述底板上设置有两个第一反射镜,两个所述第一反射镜的出射面相互垂直。
10.光隔离器隔离度的测试方法,采用权利要求1-9中任一项所述的测试装置实现,其特征在于,所述测试方法包括:
测试放置光隔离器前的第一隔离前能量;
测试放置光隔离器后的第一隔离后能量值;
根据第一隔离前能量和第一隔离后能量,得到第一光隔离度;
将光隔离器旋转180°,测试放置光隔离器前的第二隔离前能量;
测试放置光隔离器后的第二隔离后能量;
根据第二隔离前能量及第二隔离后能量,得到第二光隔离度;
比较第一光隔离度和第二光隔离度,当第一光隔离度和第二光隔离度的差值小于预设值时,结束测试。
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Denomination of invention: Testing device and method for isolation degree of optical isolators Granted publication date: 20220610 Pledgee: China Postal Savings Bank Co.,Ltd. Hubei Pilot Free Trade Zone Wuhan Branch Pledgor: Wuhan Youguang Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980008709 |
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