CN109061807A - 一种用于光子芯片的光纤引出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光子芯片的光纤引出方法，提供光子芯片、导针结构体和多芯连接器；通过宽视野光学放大系统或大面积摄像机靶面，高数量感光原件点阵，实现对光子芯片的多个光波导端面和导针结构体的端面的成像和拍摄；并通过调整架调节光子芯片的多个光波导和导针结构体的相对位置，按标准化模板进行定位调节；定位调节完成后用粘结剂进行粘结固定，得到光子芯片接插件；用上述同样的方法完成光纤阵列与导针结构体的定位和粘结固定，得到光纤阵列接插件；将光子芯片接插件或光纤阵列接插件的其中一个装上导针，将光子芯片接插件与光纤阵列接插件对接，通过导针和导针孔定位，实现光子芯片的光纤引出。

Description

一种用于光子芯片的光纤引出方法

技术领域

本发明涉及光纤器件等领域，具体为一种用于光子芯片的光纤引出方法。

背景技术

光子芯片包括，微光机电系统、硅光芯片、平面波导芯片等，广泛用于光通信、传感器和计算机等领域。光子芯片可以实现分路、波分复用、相位调制、光电检测等功能，光子芯片上的波导与光纤对准和耦合，并进行封装，以实现光纤的引出，光信号通过光纤传入和传出光子芯片。

目前，光子芯片的引出需要通过六维调整架调整光纤阵列和光子芯片的相对位置，并通光检测，直到插入损耗最小为止，然后用胶水固定光纤阵列和光子芯片的相对位置。

这种引出方法，必须要求光子芯片有光路直接通过光子芯片，并且直通光路的两端要连接到芯片的端面。但许多个光子芯片是仅有输入或输出光路，没有一个直通过光子芯片的光路；另外这种引出方法的引出光纤是由胶水固定的，无法进行活动连接。

为解决上述问题，本发明提供一种用于光子芯片的光纤引出方法，使用无需检测光功率的对准方法，使用摄像机拍摄光子芯片和导针结构体的端面，使用六维调整架，将光波导和导针孔调整到标准模板上光波导和导针孔的位置并固定，得到带光子芯片的接插件；应用同样的方法制作光纤阵列。将带光子芯片的接插件与带导针孔的光纤阵列，通过导针导向并配接即可以实现光子芯片的光纤引出。

这种方法可以实现无直通光路通过的光子芯片的引出，并实现了光子芯片的活动连接，提高了光子芯片的光引出耦合效率，比目前的方法更适合批量化生产。

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于微光机电系统或光子芯片的光纤引出方法，以解决现有技术中至少一种技术问题。

实现上述目的的技术方案是：

提供摄像机，预先测量摄像机靶面位置，并在六维调整架上标记与摄像机靶面平行的直线；

进一步的，将一个标准的带导针孔的多芯连接器安装在六维调整架上，放置一个光学放大系统和摄像机，可拍摄到带导针孔的多芯连接器端面，拍摄的影像显示在显示器上；

进一步的，调节六维调整架，分别调整左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，使得带导针孔的带导针孔的多芯连接器端面与摄像机靶面线平行且带导针孔的带导针孔的多芯连接器上表面和侧面与靶面垂直；

进一步的，拍摄带导针孔的多芯连接器端面，并保存图像，在这个图像中光纤阵列中各个光纤相对位置以及光纤与导针孔的相对位置为标准位置，并保持为模板；

进一步的，提供光子芯片和导针结构体，将光子芯片安装在导针结构体上，将芯片夹持在光子芯片夹具上，将导针结构体夹持在导针结构体夹具上，将光子芯片夹具安装在六维调整架上，将导针结构体夹具固定，通过三个光学放大系统和摄像机分别连续拍摄导针结构体和光子芯片的端面、上表面和一个侧面；

进一步的，调节六维调整架，并带动安装在六维调整架上的芯片夹具和光子芯片，分别调节左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，在三个摄像机的持续监视和指导下，将光子芯片端面和导针结构体端面调整到同一平面内，将芯片侧面与导针结构体侧面调整为平行，将芯片上表面与导针结构体上表面调整为平行；

进一步的，在拍摄光子芯片端面和导针结构体端面显示屏上打开标准位置模板，设为半透明，调整模板在显示器上的位置使得模板上的导针孔轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准，只调整六维调整架的左右和上下两个自由度，直到拍摄的端面图像中波导轮廓中心与标准模板中的光纤轮廓中心全部对准；

进一步的，在光子芯片与导针结构体的缝隙间注入粘结剂并固化，由此制备了光子芯片接插件结构；

进一步的，提供小型化光纤阵列，将光子芯片换成小型化光纤阵列，重复上述光子芯片接插件的制作步骤和方法，将模板上的导针孔轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准；并且光纤阵列中的光纤轮廓中心与标准模板中的光纤轮廓中心全部对准；并用粘结剂固定制备带导针孔的光纤阵列；

进一步的，选择所述述带光子芯片的接插件与带导针孔的光纤阵列其中一个安装导针；

进一步的，上述带光子芯片的接插件与带导针孔的光纤阵列，通过导针配接即可以实现光子芯片的光纤引出。

本发明的优点是，本发明的一种用于微光机电系统或光子芯片的光纤引出方法，可以实现无直通光路通过的光子芯片的引出，并实现了光子芯片的活动连接，提高了光子芯片的光引出耦合效率，比目前的方法更适合批量化生产。

下面结合附图和实施实例对本发明作进一步解释。

图1是本发明实施实例带导针孔的光纤阵列结构示意图。

图2是本发明实施实例带导针孔的光纤阵列安装在夹具上的示意图。

图3是本发明实施实例光学成像系统示意图。

图4是本发明实施实例光子芯片插件结构安装在夹具上的示意图。

图5是本发明实施实例光子芯片端面示意图。

图6是本发明实施实例标准位置模板示意图。

11光纤； 12阵列上盖板；

13下盖板； 14小盖板；

15导针； 16“∧”型槽；

17芯片上盖板； 21导针结构体夹具；

22“∧”型槽夹具； 23带导针孔的多芯连接器；

31光子芯片接插件结构； 32光学放大系统；

33摄像机靶面； 34显示器；

41光子芯片夹具； 51光子芯片；

52波导； 61导针孔影像；

62光纤影像；

具体实施方式

以下实施实例的说明是参考附加的图式，用以示例本发明可用以实施的特定实施实例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施实例：

如图3所示，提供摄像显示系统，包括：光学放大系统32、摄像机靶面33、图像处理系统和显示器34；

预先测量摄像机靶面33位置，并在六维调整架上标记与摄像机靶面33平行的直线；

进一步的，将一个标准的带导针孔的多芯连接器23，如图2所示用光子芯片51夹具41夹持并安装在六维调整架上，放置一个光学放大系统32和摄像机，可拍摄到带导针孔的多芯连接器23端面；

进一步的，调节六维调整架，分别调整左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，使得带导针孔的多芯连接器23面与摄像机靶面33线平行且带导针孔的多芯连接器23上表面和侧面与摄像机靶面33垂直；

进一步的，拍摄带导针孔的多芯连接器端面23，并保存图像，在这个图像中，带导针孔的多芯连接器的各个光纤相对位置以及光纤影像62与导针孔影像61的相对位置为标准位置，并保存为模板；

进一步的，提供光子芯片51和导针结构体，导针结构体包括：下盖板13、芯片上盖板17，将光子芯片51浮动安装在导针结构体上，光子芯片51与导针结构体之间保留可调节缝隙；

如图4所示，将光子芯片51夹持在光子芯片夹具41上，将导针结构体夹持在导针结构体夹具21上，将光子芯片51夹具安装在六维调整架上，将导针结构体夹具21固定不动，通过三个方向的光学放大系统32和摄像机分别连续拍摄导针结构体和光子芯片51的端面、上表面和一个侧面，导针结构体和光子芯片51的端面如图5所示；

进一步的，调节六维调整架，并带动安装在六维调整架上的光子芯片夹具41和光子芯片51，分别调节左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，在三个方向的摄像机的持续监视和指导下，将光子芯片51端面和导针结构体端面调整到同一平面内，将光子芯片51侧面与导针结构体侧面调整为平行，将光子芯片51上表面与导针结构体上表面调整为平行；

进一步的，在拍摄光子芯片51端面和导针结构体端面显示屏上打开标准位置模板，设为半透明，调整模板在显示器34上的位置使得模板上的导针孔影像61轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准；

进一步的，只调整六维调整架的左右和上下两个自由度，直到拍摄的端面图像中波导52轮廓中心与标准模板中的光纤影像62轮廓中心全部对准；

进一步的，在光子芯片51与导针结构体的缝隙间注入粘结剂并固化，由此制备了光子芯片接插件结构31；

进一步的，提供小型化光纤阵列，将光子芯片51换成小型化光纤阵列，小型化光纤阵列包括：光纤11、小盖板14、“∧”型槽16，并放置在，阵列上盖板12和下盖板13组成的结构中；重复上述光子芯片接插件的制作步骤和方法，将模板上的导针孔影像61轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准；并且光纤阵列中的光纤轮廓中心与标准模板中的光纤影像62轮廓中心全部对准；并用粘结剂固定制备得到带导针孔的光纤阵列，光纤阵列如图1所示；

进一步的，选择所述述带光子芯片51的光子芯片接插件结构31与带导针孔的光纤阵列其中一个安装导针；

进一步的，上述带光子芯片51的光子芯片接插件结构31与带导针孔的光纤阵列，通过导针配接即可以实现光子芯片51的光纤引出。

以上仅为本发明的较佳实施实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于光子芯片的光纤引出方法，其特征在于，所述光子芯片的光纤引出方法包括以下步骤：

提供摄像机，预先测量摄像机靶面位置，并在六维调整架上标记与摄像机靶面平行的直线；

将一个标准的带导针孔的多芯连接器安装在六维调整架上，放置一个光学放大系统和摄像机，可拍摄到带导针孔的多芯连接器端面；

调节六维调整架，分别调整左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，使得带导针孔的光纤阵列端面与摄像机靶面线平行且带导针孔的多芯连接器上表面和侧面与靶面垂直；

拍摄光纤阵列端面，并保存图像，在这个图像中光纤阵列中各个光纤相对位置以及光纤与导针孔的相对位置为标准位置，并保存为模板；

提供光子芯片和导针结构体，将光子芯片安装在导针结构体上，将芯片夹持在光子芯片夹具上，将导针结构体夹持在导针结构体夹具上，将光子芯片夹具安装在六维调整架上，将导针结构体夹具固定，通过三个光学放大系统和摄像机连续拍摄导针结构体和光子芯片的端面、上表面和一个侧面；

调节六维调整架，并带动安装在六维调整架上的芯片夹具和光子芯片，分别调节左右、前后、上下，旋转、俯仰、摇摆六个自由度，在三个摄像机的持续监视和指导下，将光子芯片端面和导针结构体端面调整到同一平面内，将芯片侧面与导针结构体侧面调整为平行，将芯片上表面与导针结构体上表面调整为平行；

在拍摄光子芯片端面和导针结构体端面显示屏上打开标准位置模板，设为半透明，调整模板在显示器上的位置使得模板上的导针孔轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准；

只调整六维调整架的左右和上下两个自由度，直到拍摄的端面图像中波导轮廓中心与标准模板中的光纤轮廓中心全部对准；

在光子芯片与导针结构体的缝隙间注入粘结剂并固化，由此制备了光子芯片接插件结构；

提供小型化光纤阵列，将光子芯片换成小型化光纤阵列，重复上述光子芯片接插件的制作步骤和方法，将模板上的导针孔轮廓与拍摄到的导针孔轮廓完全对准；并且光纤阵列中的光纤轮廓中心与标准模板中的光纤轮廓中心全部对准；并用粘结剂固定制备带导针孔的光纤阵列；

选择所述述带光子芯片的接插件与带导针孔的光纤阵列其中一个安装导针；

所述述带光子芯片的接插件与带导针孔的光纤阵列配接即可以实现光子芯片的光纤引出。

2.根据权利要求1所述，一种用于光子芯片的光纤引出方法，其特征在于，光子芯片与带导针孔的光纤阵列端面预先经过研磨和抛光处理。

3.根据权利要求1所述，一种用于光子芯片的光纤引出方法，其特征在于，光子芯片与带导针孔的光纤阵列端面为与带导针孔的光纤阵列的垂直截面平行的平面或与光子芯片与带导针孔的光纤阵列的垂直截面成一个角度的斜面。

4.根据权利要求1所述，一种用于光子芯片的光纤引出方法，其特征在于，所述光子芯片中的波导为圆形或矩形。

5.根据权利要求1所述，一种用于光子芯片的光纤引出方法，其特征在于，所述光子芯片包括，硅光芯片、微光机电系统芯片和玻璃基平面波导芯片。