[发明专利]一种微环谐振器的插入损耗测试方法

说明书

本发明涉及光器件技术领域，公开了一种微环谐振器的插入损耗测试方法，包括以下步骤：搭建测试系统；通过测试系统测试待测微环谐振器的传输谱线；根据微环谐振器的传输谱线，获得微环谐振器的和3dB带宽，根据微环谐振器的和3dB带宽，获得微环谐振器的精细因子；由于微环谐振器的插入损耗和精细因子是一一对应的关系，根据微环谐振器的精细因子判定微环谐振器的插入损耗大小，测试准确、误差小，测试系统简单、操作便捷、测试快速。

技术领域

本发明涉及光器件技术领域，特别涉及一种微环谐振器的插入损耗测试方法。

背景技术

近年来，以硅材料为基础的集成电路技术由于特征尺寸不断缩小带来的信号延迟、功耗增加、散热、量子效应等问题，使得传统的电互连发展遇到了瓶颈。为了解决电互连瓶颈对芯片性能的影响，人们将目光投向了具有宽带宽、低延迟、高度并行性、抗电磁干扰等先天优势的光互连技术。集成电路目前均采用以硅材料作为衬底的CMOS工艺制作，因此，采用CMOS兼容的绝缘体上硅(Silicon-on-insulator,SOI)平台开发光互连的一系列光电子器件，如激光器、调制器、探测器、光开关、光波导等，实现光电集成，是未来硅基光子学发展和研究的主要方向。

微环谐振器（Microring Resonator，MRR）作为谐振型器件，由于不需要腔面或光栅来提供光反馈，十分有利于与多种平面光波导器件的单片集成，且具有结构简单紧凑、设计灵活、功能多样等优点，非常适合应用于硅基光子学领域中，已经被广泛应用于调制器、路由器、带通滤波器等无源/有源的光电子器件制备中。

MRR的基本参数包括：自由光谱范围（FSR）、3dB带宽、消光比、品质因子、精细因子、插入损耗等，这些参数直接反应了MRR的性能优劣。其中，FSR是指MRR输出光谱中两个相邻谐振波长之间的距离。3dB带宽又称半峰全宽，是指MRR谐振峰在其峰值幅度的一半处的频带宽度。消光比的定义是MRR输出光谱的峰值与谷值之比。品质因子定义为微环内总能量与光波在微环内传播一周所损耗能量的比值，通常用谐振波长与3dB带宽的比值来估算。精细因子定义为FSR和3dB带宽的比值。FSR、3dB带宽、消光比、精细因子、品质因子等参数都可以通过测试MRR的传输谱线计算得出。

MRR的插入损耗指从输出端口的输出光功率与输入端口的输入光功率的比值。由于SOI波导与单模光纤之间存在较大的模式失配，导致较大的耦合损耗，耦合损耗很难精确测试出，严重影响MRR插入损耗测试的准确性。为了解决SOI波导与单模光纤的耦合损耗问题，人们研究了很多种耦合结构：锥形模斑转换器、倒锥模斑转换器、表面光栅等，然而，这些耦合结构仍存在一定的耦合插损。目前，人们往往先将单模光纤与具有相同耦合结构的直波导进行耦合，从而计算出耦合损耗，再进行MRR等器件的测试，将与单模光纤的耦合损耗去除掉，最后得到MRR的插入损耗值。因此，为了保证插入损耗测试的准确性，每次耦合都要保证精确对准，且直波导、待测器件MRR与单模光纤的耦合损耗误差必须要控制在一定的范围内，否则将会造成较大的测试误差，严重影响MRR插入损耗的测试准确性和测试效率。

发明内容

本发明提供一种微环谐振器的插入损耗测试方法，不需要考虑SOI波导与单模光纤的耦合插损，也不需要精确耦合对准，测试准确、误差小。

本发明提供了一种微环谐振器的插入损耗测试方法，包括以下步骤：

S1、搭建测试系统；

S2、通过测试系统测试待测微环谐振器的传输谱线；

S3、根据微环谐振器的传输谱线，获得微环谐振器的和3dB带宽，根据微环谐振器的和3dB带宽，获得微环谐振器的精细因子；

S4、由于微环谐振器的插入损耗和精细因子是一一对应的关系，根据微环谐振器的精细因子判定微环谐振器的插入损耗大小。