一 、CBG型光波导测试仪主要用途
CBG型光波导测试仪是一种用于科研和教学的光学仪器,它可用来演示光波导原理和光波导器件特性并准确测量介质薄膜参数,为光电子学科研单位和大专院校激光、应用物理、近代物理、无线电电子工程、光纤通讯薄膜光学及光学仪器等专业提供集成光学实验手段和薄膜参数测量手段。
仪器可用于如下各种实验:
(1) 用对称棱镜耦合器的光波导m线实验;
(2) 用直角棱镜耦合器的光波导输入和输出耦合实验;
(3) 由膜折射率确定介质薄膜的厚度、折射率和折射率分布; (4) 金属包复光波导参数测量等。
用户若自己増加一些设备和附件,还能扩展仪器功能,可用来测量光波导的传播损耗和薄膜折射率色散等,并可用于电光、声光、磁光和非线性光波导器件实验及一些无源光波导器件实验。
仪器具有如下特点:
(1) 薄膜参数测量归结于耦合角测量,测量方便,准确度较高; (2) 配有光具座和角度的投影放大读数系统,有利于教学实验;
(3) 配有同步角和零位角的光电对准装置,灵敏度较高,且因其光路屏蔽较
好,不在暗室也能测量。 二、结构概述
仪器的外形和结构示于图1。它主要由固体激光器、偏振器、准直分束筒、测角转盘、探测电箱、导轨、支架等组成。其中,前四个部件由支架固定在导轨上,用支架的定位平移和锁紧螺钉,使这些部件可以旋转、升降和沿导轨平移。此外,激光器的支架还配有俯仰螺钉和转角螺钉用来调节水平和光轴。
1 半导体激光器 1.1夹具 1.2俯仰螺钉 2 偏振器
3 准直份束筒 3.1辅助透镜 3.2针孔垂直螺钉 3.3针孔平移螺钉 3.4零位探测器
4 测角转盘 4.1X-Y平移台 4.2X-Y平移手轮 4.3投影测微器 4.4测角照明灯 4.5 粗调手轮 4.6 微调手轮 4.7微调锁紧螺钉 5 探测电箱(内有零位电路板,M线电路板和直流电源) 6 导轨 7 支架
8 面板 8.1m线数显表 8.2m线调节旋钮 8.3零位数显表 8.4零位调节旋钮8.5开关 偏振器镶在刻度盘上并可旋转,其偏振轴对应于刻度盘的TE,旋转偏振器,可以产生TE或TM偏振光。 准直分束筒的结构,概示于图2。由透镜1和透镜2构成准直扩束镜,使来自偏振器的激光束扩展成平行光,并放大1.5倍。辅助透镜在光路中可进可退,进入光路将平行光汇聚到耦合棱镜斜面上,退出光路将平行光直接投射到耦合棱镜。汇聚光或平行光被耦合棱镜斜面反射,经立方棱镜分束,聚焦于针孔板平面,用针孔平移螺钉调节针孔位置,使激光束通过针孔射入零位探测器。其输出电信号,供零电箱处理。 图2 准直分束筒的结构略图 测角转盘上面的各种附件,示于图3。用棱镜夹具将耦合棱镜和光波导样品压在一起置于X-Y平移台上的燕尾槽内,用X-Y平移手轮使耦合棱镜处于测角 图3 测角转盘上面的附件 转盘中心,并使激光束投射到耦合棱镜。利用粗调手轮和微调手轮转动测角转盘,可观察到用直角棱镜耦合时的光波导传输条纹或用对称棱镜耦合时的光波导m线。相应的耦合角可由投影测微器读出。m线观察屏插入观察屏插座上,放在测角转盘边缘适当位置,使m线居中的一条对准观察屏上的十字刻线交点,固定 转盘不动,可供观察或拍照。m线探测器装在测角转盘边缘的支架上,调整m线探测器,使m线中心位置对准m线探测器端盖上中心的定位标记圆点,并将探测器上的锁紧钉锁紧,将接收筒上的小端盖旋下,m线经m线探测器接收,其输出电信号供电箱处理,由电箱上的数显表显示输出信号大小。 图4 m线电箱和零位电箱结构 m线电箱和零位电箱的结构略示于图4,m线探测器或零位探测器的电信号,均由前置放大器进行直流放大。衰减电路用来调节电箱输出信号大小,可由面板上的m线调节旋钮或零位调节旋钮控制。衰减电路的信号经驱动器的处理,显示在面板上的m线数显表或零位数显表。利用调节旋钮,使数显表上的最大信号对应于满量程的1/2-2/3即可使用。 左侧挡板上的市电插座应与三相交流电相连,供给探测电箱,探测电箱的左侧与m线探测器及测角照明灯相连,右侧与激光器和零位探测器相连。
三、主要技术规格和技术参数
1 固体激光器 直流低压电源,其输出功率为1mw,最高5mw。
2 准直分束筒 放大1.5倍,扩束后的平行光孔径为1.2-1.5mm,辅助透镜焦距为100mm。
3 测角转盘 测角范围为360度,最小刻度为6秒,测角准确度优于±15秒。
4 光电探测系统 零位的准确度优于±10秒,m线同步角的对准精度为±20秒。
5 外形尺寸为1000×280×300(mm3),重量约为50公斤,导轨长度为900mm 6 附件 有对称棱镜、直角棱镜、棱镜夹具、,m线观察屏和插座、m线接收筒和支架,对称棱镜和直角棱镜均由ZF6玻璃制成,其折射率和棱角可由用户自己测量。
四、工作原理
本仪器的主要实验对象是平面光波导,它由低折射率衬底上的高折射率薄膜组成。薄膜折射率为常数的波导叫做平板波导,而薄膜折射率为渐变分布的波导