CN101655577B - 一种集成光子器件快速对准方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成光子器件快速对准的方法和装置，此方法为：在第一单模阵列光纤和集成光子芯片最佳对准的过程中使用多模阵列光纤进行初始对光，然后将此多模光纤换成第二单模阵列光纤，再使用对准算法进行第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤的最优对准，该多模阵列光纤的特征是使用芯径为62.5um的多模光纤，并将此光纤封装固定在适当规格的V形槽中。本发明具有成本低，效率高，易操作的特点，并且可普遍适用于集成光子芯片的对准和封装工艺中。

Description

一种集成光子器件快速对准方法和装置

技术领域

本发明涉及一种集成光子器件快速对准的方法和装置，该方法和装置主要适用于阵列光纤和集成光子芯片的对准和封装。

背景技术

集成光子器件具有结构紧凑、体积小、抗干扰能力强、性能一致性好、稳定可靠、便于自动化批量生产等突出优势，近年来广泛应用于光通信干线网以及接入网的光纤到户技术中。在集成光子器件制作的过程中，阵列光纤和波导器件的封装是十分重要且关键的一环，而且其封装成本占总成本的70％~90％，封装时间占总生产时间的50％以上，所以一个稳定且快速的封装方式将会使产品更具优势。

本质上，封装的重点在于使发射光耦合到光纤或光从光纤进入接收波导的光功率损耗更小，解决这一问题的办法是高精密的对准平台和优化的控制算法，同时还需要一个装置来检测器件输出的光强以便判定对准的程度。一般的阵列光纤的模场直径在8um~10um，而波导芯片通道的模场直径在4um~8um，光从单芯的阵列光纤耦合到波导芯片方形通道里输出，这时光斑的直径和光强都是很小的，为检测芯片对准的好坏，需要一种能够快速检测输出光的光敏装置，并且接收光的面积不能太大以防止外界干扰，现在常用的主要有以下2种检测输出光强的装置：

①大面积的红外探测器：抗干扰能力差，检测面积大，操作不方便一般不采用；

②IR-CCD(红外相机)：检测效果好，但是成本高。

因此，有必要设计更简便有效的对准方法和装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种集成光子器件快速对准方法和装置，该方法和装置实施简便有效，成本低。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种集成光子器件快速对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将第一单模阵列光纤固定在位移可调的高精密第一对准平台上，集成光子芯片固定在固定架上，多模阵列光纤固定在位移可调的高精密第二对准平台上；所述的第一对准平台和第二对准平台分别设置在固定架的左右两侧；通过调节第一对准平台和第二对准平台来完成单模阵列光纤和集成光子芯片的最佳对准；【采用手动调节或采用对准算法调节第一对准平台和第二对准平台】

2)将第二单模阵列光纤替换所述的多模阵列光纤并固定在第二对准平台上，再使用对准算法调节第一对准平台和第二对准平台实现第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤的最优对准。

所述的步骤1)中最佳对准的标准是第一单模阵列光纤和集成光子芯片二者的光耦合效率达到50％以上；所述的步骤2)中的最优对准的标准是第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤三者的光耦合效率达到99％。

所述的多模阵列光纤中的多模光纤的直径为125um，芯径为62.5um，封装固定在V形槽和硅基板中，纤芯间距有250um和127um两种规格。

所述的对准算法为爬山法、栅格扫描法、遗传算法或爬山法和遗传算法的复合算法。

一种集成光子器件快速对准装置，其特征在于，包括用于固定第一单模阵列光纤的第一对准平台，用于固定集成光子芯片的固定架，用于固定多模阵列光纤或者第二单模阵列光纤的第二对准平台；所述的第一对准平台和第二对准平台以固定台的中心线对称左右两侧放置。

所述的第一对准平台和第二对准平台为可实现X轴轴向、Y轴轴向和Z轴轴向的位移调节，以及可实现绕X轴、Y轴和Z轴的角位移调节的对准平台。

本发明具有的有益效果是：

本发明采用多模阵列光纤这样一种简便有效的方式实现光子器件的快速对准，相比使用大面积的红外探测器，操作更容易，抗干扰能力强，检测效果好；相比红外相机昂贵的设备，多模阵列光纤成本低，占用空间小。而且本发明实现对准速度快，能在30秒以内可完成对准(常规方法实现对准的时间一般大于60秒)。总之，该方法和装置具有成本低，效率高，易操作的特点，并且可普遍适用于集成光子芯片的对准和封装工艺中。

附图说明

图1阵列光纤和集成光子芯片对准主视图；

图2阵列光纤和集成光子芯片对准俯视图；

图3多模光纤截面图和多模光纤封装在V形槽的端面图；

图4实现集成光子芯片对准操作的六维度对准平台示意图。

标号说明：1-第一单模阵列光纤，2-集成光子芯片，3-第二单模阵列光纤；4-硅基板，5-多模阵列光纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1：一种集成光子器件快速对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将第一单模阵列光纤固定在位移可调的高精密第一对准平台上，集成光子芯片固定在固定架上，多模阵列光纤固定在位移可调的高精密第二对准平台上；所述的第一对准平台和第二对准平台分别设置在固定架的左右两侧；通过调节第一对准平台和第二对准平台来完成单模阵列光纤和集成光子芯片的最佳对准；

2)将第二单模阵列光纤替换所述的多模阵列光纤并固定在第二对准平台上，再使用对准算法调节第一对准平台和第二对准平台实现第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤的最优对准。

所述的步骤1)中最佳对准的标准是第一单模阵列光纤和集成光子芯片二者的光耦合效率达到50％以上；所述的步骤2)中的最优对准的标准是第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤三者的光耦合效率达到99％。

所述的多模阵列光纤中的多模光纤的直径为125um，芯径为62.5um，封装固定在V形槽和硅基板中，纤芯间距有250um和127um两种规格。

所述的对准算法为爬山法、栅格扫描法、遗传算法或爬山法和遗传算法的复合算法。

一种集成光子器件快速对准装置，其特征在于，包括用于固定第一单模阵列光纤的第一对准平台，用于固定集成光子芯片的固定架，用于固定多模阵列光纤或者第二单模阵列光纤的第二对准平台；所述的第一对准平台和第二对准平台以固定台的中心线对称左右两侧放置。

所述的第一对准平台和第二对准平台为可实现X轴轴向、Y轴轴向和Z轴轴向的位移调节，以及可实现绕X轴、Y轴和Z轴的角位移调节的对准平台，如图4。

通过多模光纤来检测集成光子器件的对准情况，具体包括：在进行第一单模阵列光纤1和集成光子芯片2对准的过程中使用多模阵列光纤来检测二者光耦合功率，具体的办法是光通过单模阵列光纤耦合进入集成光子芯片光通道，由于多模阵列光纤中多模光纤的芯径比较大，非常容易检测到从光通道出来的光，通过FC光纤连接器连接光功率计即可实时检测光路耦合的情况，用以判定第一单模阵列光纤1和集成光子芯片2最佳对准的标准是其二者的光耦合效率达到50％上。

进行的步骤2)的操作是在完成上述步骤1)中的最佳对准，即完成第一单模阵列光纤1和集成光子芯片2的最佳初始对光后，将多模的阵列光纤换成第二单模阵列光纤3，由于已经有一定的光功率耦合到集成光子芯片2，即可以通过一定的对准算法使得光路继续耦合到小芯径的第二单模阵列光纤3中，通过算法自动调节左右两侧第一对准平台和第二对准平台，以使得第一单模阵列光纤1、集成光子芯片2和第二单模阵列光纤3共同完成光路的耦合，其标准是使得三者的光耦合功率达到99％以上。【这里也是通过FC光纤连接器连接光功率计即可实时检测光路耦合的情况。】

所述的实现对准方法中的装置主要包括用来进行集成光子芯片对准操作的对准平台和用来检测对准后输出光强的装置多模阵列光纤。所述的对准平台主要是由各单维度精密的平台搭建而成，如图4所示。所述的多模阵列光纤主要特征在于，直径为125um，芯径为62.5um，封装在V形槽和硅基板中如图3所示，可方便于夹持与定位。

本发明提出了一种集成光子器件快速对准的方法与装置，该方法操作方便，实现对准速度快，成本低。

Claims (3)

1.一种集成光子器件快速对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将第一单模阵列光纤固定在位移可调的高精密第一对准平台上，集成光子芯片固定在固定架上，多模阵列光纤固定在位移可调的高精密第二对准平台上；所述的第一对准平台和第二对准平台分别设置在固定架的左右两侧；通过调节第一对准平台和第二对准平台来完成单模阵列光纤和集成光子芯片的最佳对准；

2)将第二单模阵列光纤替换所述的多模阵列光纤并固定在第二对准平台上，再使用对准算法调节第一对准平台和第二对准平台实现第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤的最优对准；

所述的步骤1)中最佳对准的标准是第一单模阵列光纤和集成光子芯片二者的光耦合效率达到50％以上；所述的步骤2)中的最优对准的标准是第一单模阵列光纤、集成光子芯片和第二单模阵列光纤三者的光耦合效率达到99％。

2.根据权利要求1所述的集成光子器件快速对准方法，其特征在于，所述的多模阵列光纤中的多模光纤的直径为125um，芯径为62.5um，封装固定在V形槽和硅基板中，纤芯间距有250um和127um两种规格。

3.根据权利要求1所述的集成光子器件快速对准方法，其特征在于，所述的对准算法为爬山法、栅格扫描法、遗传算法或爬山法和遗传算法的复合算法。

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