CN110187454A - 基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统，该方法包括：读取并解析设计版图，得到用于构建芯片图形的坐标簇数据，驱动左侧光纤对准第一测试点，获取与第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，驱动右侧光纤对准第二测试点，获取与第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息，通过测试点图形与测试点的对应关系确定目标测试点的坐标，以驱动左或右侧光纤到达目标测试点，进行光耦合测试；该系统包括上位机、电机控制器、电机、夹持载台及相机等；本发明具有操作简单、耗时短、对用户依赖程度低等优点，能够极大提高硅光芯片光耦合测试的便利性。

Description

基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统

技术领域

本发明涉及硅光芯片光耦合测试技术领域，更为具体来说，本发明为基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统。

背景技术

硅光产业是一个高科技产业并逐步走向成熟，但是，目前的硅光后道工艺、封装生产等仍需大量依赖手工操作，比如，硅光芯片的光耦合测试工序；在对硅光芯片进行光耦合测试时，现有方法是：首先通过人工反复调整夹持光纤的装置的方式使光纤对准测试点，调整过程一般采用“粗调+微调”的方式，并在测试完一个测试点(即一路光器件)后，再手动地将光纤调整到下一个测试点(即下一路光器件)上；一块硅光芯片上往往具有成百上千个光器件(即成百上千个测试点)需要测试，通过逐个手动对准的方式不仅繁琐且耗时，以致成本居高不下，而且对测试人员的能力和熟练程度要求较高，即使对于同一测试人员，不同时间、不同环境下的操作效率和操作结果也很可能不同，即现有方法对测试人员依赖性过大，难以保证硅光芯片光耦合测试结果的准确性。

因此，对于硅光芯片的光耦合测试工序，如何能够有效地优化工序、缩短测试时间、降低对测试人员的依赖性、保证测试结果的准确性及降低测试成本成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为解决现有对硅光芯片进行光耦合测试的方法存在的操作繁琐、耗时较长、成本高、对测试人员(即用户)操作技能依赖性较高以及难以保证测试结果的准确性等问题，本发明提供了一种硅光耦合测试过程中的通用工业工程方法及对应的系统，具体为一种基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统，当用户需要测试硅光芯片上的某个测试点时，只需要在点击对应的测试点图形(即发出第三选中信息)即可实现。

为实现上述的技术目的，本发明公开了基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件，并通过解析所述设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构的坐标簇数据；

步骤2，依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，且所述芯片图形包括测试点图形；其中，所述测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应；

步骤3，读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像，根据所述第一相对位置图像向电机控制器发送第一控制命令，所述电机控制器依据所述第一控制命令控制左侧电机工作，所述左侧电机驱动左侧夹持载台运动，所述左侧夹持载台带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点；

步骤4，获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第一测试点相对应；

步骤5，读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像，根据所述第二相对位置图像向电机控制器发送第二控制命令，所述电机控制器依据所述第二控制命令控制右侧电机工作，所述右侧电机驱动右侧夹持载台运动，所述右侧夹持载台带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点；

步骤6，获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第二测试点相对应；

步骤7，获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，根据所述目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，所述电机控制器依据所述第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点，从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，然后对目标测试点进行光耦合测试。

基于上述的技术方案，本发明通过芯片的设计版图生成了与芯片上的各测试点一一对应的测试点图形，左侧光纤和右侧光纤正确就位后，根据获取的测试点图形选中信息自动控制左或右侧光纤到达与选中的测试点图形对应的测试点，从而彻底避免了现有技术必须通过人工反复调整光纤位置的繁琐步骤，具有操作简单、耗时短及对用户操作技能的依赖程度小等突出优点，本发明能够极大提高硅光芯片光耦合测试的便利性，当用户需要测试硅光芯片上的某测试点时，只需要在软件交互界面中点击对应的测试点图形即可。

进一步地，步骤7中，在一个目标测试点光耦合测试结束后，重新执行步骤7，直至所有目标测试点均完成测试。

基于上述改进的技术方案，本发明能够实现快速、高效地完成对硅光芯片上的所有测试点进行光耦合测试，优化了整个光耦合测试工序，而且还可通过遍历的方式实现使光纤到达所有测试点的自动化控制。

进一步地，步骤3中，所述第一测试点为最左边的测试点；

步骤5中，所述第二测试点为最右边的测试点；

在步骤6与步骤7之间，包括如下对硅光芯片位置进行校准的步骤；

步骤6-1，获取左侧电机反馈的坐标(X1,Y1)；

步骤6-2，控制左侧光纤沿第一测试点与第二测试点所在直线的方向朝着第二测试点运动，在运动至预设位置使停下，预设位置与第一测试点之间的距离为d，第一测试点与第二测试点之间的距离为D，

步骤6-3，再次获取左侧电机反馈的坐标(X2,Y2)；

步骤6-4，计算硅光芯片的歪斜角度

步骤6-5，将所述第一测试点作为第一坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为并且将所述第二测试点作为第二坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为

基于上述改进的技术方案，本发明还能有效解决硅光芯片放置不平的问题；在实际操作过程中，硅光芯片往往存在一定程度的歪斜，处于歪斜状态的硅光芯片上的测试点与测试点图形实际上是难以准确对应的，进而会导致光纤与测试点无法准确对准、光耦合测试效果较差等问题，本发明能够很好地解决该问题，通过对芯片歪斜角度的计算，本发明能够准确地将处于歪斜状态的硅光芯片上的测试点与测试点图形一一对应，进而保证光耦合测试的准确性。

进一步地，步骤7中，如果通过第一坐标系确定目标测试点的坐标，则带动左侧光纤到达目标测试点，如果通过第二坐标系确定目标测试点的坐标，则带动右侧光纤到达目标测试点。

基于上述改进的技术方案，本发明创新地采用了两种不同的坐标系，无论移动左侧光纤或者右侧光纤，本发明均能保证光纤准确地到达测试点，所以本发明还具有光纤到位准确、使用灵活、适应性强等优点。

进一步地，步骤7中，在对目标测试点进行光耦合测试时包括如下步骤；

步骤7-1，以到达目标测试点的光纤的自由端为中心构建一个正方形坐标矩阵，所述正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，且所述正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直；

步骤7-2，控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，每到达一个扫描点时记录当前扫描点对应的光强值；

步骤7-3，将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置。

基于上述改进的技术方案，本发明能够自动扫描出最佳光耦合位置，避免现有技术只能通过微调的方式缓慢确定最佳光耦合位置的问题，所以本发明耦合效率更好、准确性更强、光纤与测试点对准精度更高等优点。

为实现上述技术目的，本发明还公开了基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，该系统包括上位机、电机控制器、左侧电机、右侧电机、左侧夹持载台、右侧夹持载台、左侧光纤、右侧光纤、硅光芯片及相机；

所述上位机：用于读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件，并通过解析所述设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构的坐标簇数据；以及用于依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，且所述芯片图形包括测试点图形，其中，所述测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应；还用于读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像及向电机控制器发送第一控制命令，用于读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像及向电机控制器发送第二控制命令；

所述电机控制器：用于依据所述第一控制命令控制左侧电机工作以及用于依据所述第二控制命令控制右侧电机工作；

所述左侧电机：用于驱动左侧夹持载台运动；

所述右侧电机：用于驱动右侧夹持载台运动；

所述左侧夹持载台：用于带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点；

所述右侧夹持载台：用于带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点；

所述上位机：还用于获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第一测试点相对应；以及用于获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第二测试点相对应；还用于在获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息时，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，根据所述目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，以令电机控制器依据所述第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点，从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，以对目标测试点进行光耦合测试。

基于上述的技术方案，本发明通过芯片的设计版图生成了与芯片上的各测试点一一对应的测试点图形，左侧光纤和右侧光纤正确就位后，根据获取的测试点图形选中信息自动控制左或右侧光纤到达与选中的测试点图形对应的测试点，从而彻底避免了现有技术必须通过人工反复调整光纤位置的繁琐步骤，具有操作简单、耗时短及对用户操作技能的依赖程度小等突出优点，本发明能够极大提高硅光芯片光耦合测试的便利性，当用户需要测试硅光芯片上的某测试点时，只需要在软件交互界面中点击对应的测试点图形即可。

进一步地，所述上位机：还用于在一个目标测试点光耦合测试结束后获取下一个目标测试点相对应的测试点图形的选中信息，直至所有目标测试点均完成测试。

基于上述改进的技术方案，本发明能够实现快速、高效地完成对硅光芯片上的所有测试点进行光耦合测试，优化了整个光耦合测试工序，而且还可通过遍历的方式实现使光纤到达所有测试点的自动化控制。

进一步地，所述第一测试点为最左边的测试点，所述第二测试点为最右边的测试点；所述上位机还用于对硅光芯片位置进行校准。

基于上述改进的技术方案，本发明还能有效解决硅光芯片放置不平的问题；在实际操作过程中，硅光芯片往往存在一定程度的歪斜，处于歪斜状态的硅光芯片上的测试点与测试点图形实际上是难以准确对应的，进而会导致光纤与测试点无法准确对准、光耦合测试效果较差等问题，本发明能够很好地解决该问题，通过对芯片歪斜角度的计算，本发明能够准确地将处于歪斜状态的硅光芯片上的测试点与测试点图形一一对应，进而保证光耦合测试的准确性。

进一步地，所述上位机：用于在控制左侧光纤运动至目标测试点过程中使用第一坐标系或在控制右侧光纤运动至目标测试点过程中使用第二坐标系；所述第一坐标系用于对硅光芯片位置进行校准，第一坐标系原点为第一测试点，所述第二坐标系也用于对硅光芯片位置进行校准，第二坐标系原点为第二测试点。

基于上述改进的技术方案，本发明创新地采用了两种不同的坐标系，无论移动左侧光纤或者右侧光纤，本发明均能保证光纤准确地到达测试点，所以本发明还具有光线到位准确、使用灵活、适应性强等优点。

进一步地，该系统还包括光功率计；

所述上位机：用于以到达目标测试点的光纤的自由端为中心构建一个正方形坐标矩阵，所述正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，且所述正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直；且用于控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，每到达一个扫描点时记录当前扫描点对应的光强值；还用于将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置；

所述光功率计，用于测量每个扫描点对应的光强值。

基于上述改进的技术方案，本发明能够自动扫描出最佳光耦合位置，避免现有技术只能通过微调的方式缓慢确定最佳光耦合位置的问题，所以本发明耦合效率更好、准确性更强、光纤与测试点对准精度更高等优点。

本发明的有益效果为：与现有技术相比，基于对硅光芯片涉及版图的处理，本发明彻底避免了现有技术必须通过人工反复调整光纤位置的繁琐过程，能够较好地解决现有光耦合测试方案存在的操作繁琐、耗时长、对用户操作技能依赖程度较高等问题，并将硅光芯片的光耦合测试过程设计为通用工业工程方法；本发明具有操作简单、耗时短、对用户操作技能的依赖程度低等突出优点，所以本发明能够极大提高硅光芯片光耦合测试的便利性。

附图说明

图1为基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法流程示意图。

图2为基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统组成示意图。

图3为在上位机屏幕(交互界面)上显示的芯片图形的示意图。

图4为寻找最佳光耦合点时构建的正方形坐标矩阵的示意图。

图5为寻找最佳光耦合点时光纤的自由端扫描路径的示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明涉及的一种基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统进行详细的解释和说明。

实施例一：

如图1至5所示，本实施例具体公开了一种基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，是一种通用工业工程方法，如图1所示，该方法包括如下步骤。

步骤1，读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件(本发明为GDSII格式的文件)，然后通过解析设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构(特别是测试点结构)的坐标簇数据；在本实施例中，通过在上位机上运行的现有开源软件Klayout软件打开上述的设计版图文件，在将设计版图文件打开后，再通过Klayout软件导出中间格式文件(具体包括点击Tools->Shapes to Markers->Hierarchical/Flat，在出现的对话框中选择“文件另存为”，以将文件存到指定目录)，另存文件为中间格式文件，从中间格式文件中提取出坐标簇数据，通过上述的导出和提取步骤实现了对设计版图文件的解析。

硅光芯片是在现代CMOS工艺基础上开发的用于高速光信号传输的光子芯片，其设计版图以及加工工艺都有严格的要求与工艺管控，版图的设计尺寸与实际芯片尺寸也是高度一致，本发明正是基于上述硅光芯片的设计版图实现自动且准确控制光纤移动至测试点，进而完成遍历整个芯片上的所有测试点，并且在停留于各个测试点上时分别对各个测试点进行光耦合测试。

步骤2，依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，该芯片图形在上位机软件交互界面中显示，可通过软件编程的方式设计人机接口，编程过程为现有技术，本发明无需赘述，上述的芯片图形包括测试点图形，以实现在上位机软件交互界面上再现测试点，如图3所示，具体地，计算各个图形的几何中心坐标，该坐标就代表这个图形的位置，通过上位机获得的这些坐标簇后在笛卡尔坐标系中重新画出来(以矩形或者正方形的形式)，即可重建GDSII文件中测试点所在图层的所有元素；其中，所有测试点按照比例在软件交互界面上以测试点图形形式(比如正方形方块或长方形方块)显示出来，测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应，即：在硅光芯片上存在x个测试点，则在软件交互界面的芯片图形上必然存在与这些测试点逐一对应的x个测试点图形。

步骤3，先驱动左侧光纤到达第一测试点：读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像，根据第一相对位置图像向电机控制器发送第一控制命令，比如，操作人员通过观察相机反馈的图像手动地将左侧光纤控制至第一测试点，该过程可以通过现有的光纤与测试点对准的方式完成，或者通过人工智能图像识别技术进行自动完成。

具体在本实施例中，电机控制器依据第一控制命令控制左侧电机工作，左侧电机驱动左侧夹持载台运动，左侧夹持载台带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点，在本实施例中，第一测试点为最左边的测试点，在第一坐标系中将该点标记为(0,0)，即第一坐标系原点，并且计算出其他测试点相对于该点的坐标，与该点共同组成坐标矩阵A1；图3中涉及的“小方块”表示各个测试点，左侧“打×的小方块”表示第一测试点。

步骤4，获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，实际操作时可为通过鼠标点击第一测试点相对应的测试点图形、测试点图形变红表示响应了选中操作(即本步骤的鼠标点击操作)，从而使当前选中的测试点图形与第一测试点相对应，完成了第一测试点与最左边的测试图形的映射过程。

步骤5，再驱动右侧光纤到达第二测试点：读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像，根据第二相对位置图像向电机控制器发送第二控制命令，比如，操作人员通过观察相机反馈的图像手动地将右侧光纤控制至第二测试点，该过程也可通过现有的光纤与测试点的对准的方式完成，或者通过人工智能图像识别技术进行自动完成。

具体在本实施例中，电机控制器依据第二控制命令控制右侧电机工作，右侧电机驱动右侧夹持载台运动，右侧夹持载台带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点，在本实施例中，第二测试点为最右边的测试点，在第二坐标系中将该店标记为(0,0)，即第二坐标系原点，并且计算出其他测试点相对于该点的坐标，与该点共同组成坐标矩阵A2；图3中右侧“打+的小方块”表示第二测试点。

步骤6，获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，实际操作时可为通过鼠标点击第二测试点相对应的测试点图形、测试点图形变红表示响应了选中操作(即本步骤的鼠标点击操作)，从而使当前选中的测试点图形与第二测试点相对应，完成了第二测试点与最右边的测试图形的映射过程。

一般来说，芯片在放置时往往难以实现绝对地水平、会有一定的平面歪斜，歪斜的芯片难以与Klayout导出的坐标簇数据精准匹配，在步骤6结束之后且在步骤7开始之前，本实施例还包括如下对硅光芯片位置进行校准的步骤，本实施例可通过步骤2至步骤6-5具体完成对硅光芯片位置进行校准。

步骤6-1，通过上位机获取左侧电机此时反馈的坐标(X1,Y1)，此时左侧光纤处于第一测试点处，将该点作为第一矫正点，步骤6-1可与上述步骤3同时执行。

步骤6-2，控制左侧光纤沿第一测试点与第二测试点所在直线的方向朝着第二测试点运动，即从第一坐标系原点沿直线向第二坐标系原点运动，在运动至预设位置使停下，预设位置与第一测试点之间的距离为d，第一测试点与第二测试点之间的距离为D，作为优选的技术方案，控制左侧光纤运动至第一测试点与第二测试点的中间位置停下，此时，从相机反馈图像的第一测试点、第二测试点、光纤末端三者是共线的。

步骤6-3，通过上位机再次获取左侧电机此时反馈的坐标(X2,Y2)，将该点作为第二矫正点，此时左侧光纤可处于第一测试点、第二测试点的中间位置附近。

步骤6-4，计算硅光芯片的歪斜角度

步骤6-5，将第一测试点作为第一坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则采用矩阵旋转算法，各测试点图形的修正后的坐标矩阵为 并且将第二测试点作为第二坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为

步骤7，获取与目标测试点(即欲进行光耦合测试的测试点)相对应的测试点图形的第三选中信息，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，并根据目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，电机控制器依据第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点；具体实施时：如果第三控制命令用于控制左侧电机工作，则左侧电机驱动左侧夹持载台运动，以带动左侧光纤到达目标测试点；如果第三控制命令用于控制右侧电机工作，则右侧电机驱动右侧载台运动，以带动右侧光纤到达目标测试点；本实施例的最左边的测试点为左侧光纤的运动原点，最右边的测试点为右侧光纤的运动原点，如果通过第一坐标系确定目标测试点的坐标，则带动左侧光纤到达目标测试点，如果通过第二坐标系确定目标测试点的坐标，则带动右侧光纤到达目标测试点，应当理解，具体实施时，本发明能够根据打算具体移动的光纤而使用对应的坐标系，以保证光纤移动的准确性，即：如果打算移动左侧光纤，则使用第一坐标系，如果打算移动右侧光纤，则使用第二坐标系；从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，然后对目标测试点进行光耦合测试。在具体实施时，步骤7中，在一个目标测试点光耦合测试结束后，重新执行步骤7，直至所有目标测试点均完成测试，作为改进的技术方案，本实施例还提供了一种能够自动微调找到光纤耦合的最佳点的方案，具体地，步骤7中，在对目标测试点进行光耦合测试时包括如下步骤，可通过点阵扫描式算法实现，如图4、5所示，处于中心的点(图示为空心)表示目标测试点的位置，图4、5中的各点表示扫描点，图5中的箭头所在的线路表示本实施例的扫描路径、剪头的方向表示本实施例的扫描方向。

步骤7-1，以到达目标测试点的光纤的自由端(即光纤上用于与测试点对接的一端)为中心构建一个正方形坐标矩阵，正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，本实施例中相邻两个扫描点之间的距离为0.5μm，即扫描间隔为0.5μm，且正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直，即本发明沿着与光纤垂直的平面进行扫描。

步骤7-2，控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，从上述正方形坐标矩阵的第一个点到最后一个点结束，图5中左下角点为第一个点、右上角点为左右一个点，每到达一个扫描点时记录当前扫描点对应的光强值。

步骤7-3，将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置，并最终驱动光纤停在光强值最大时对应的扫描点。

实施例二：

与实施例一基于相同的发明构思，本实施例公开了一种实现实施例一中的方法的产品，具体来说，如图2所示，本实施例公开了一种基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，该系统包括上位机、电机控制器、左侧电机、右侧电机、左侧夹持载台、右侧夹持载台、左侧光纤、右侧光纤、硅光芯片、相机以及功率计。

上位机：用于读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件，并通过解析设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构的坐标簇数据；以及用于依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，芯片图形在上位机的软件交互界面中显示，且芯片图形包括测试点图形，软件交互界面提供与硅光芯片设计版图相一致的图形显示，如图3所示，其中，测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应；还用于读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像及向电机控制器发送第一控制命令，用于读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像及向电机控制器发送第二控制命令。具体实施时，上位机包括上位机硬件和控制软件，控制软件可通过采用NI的LabView作为上位机的开发工具及编程语言，即通过LabView编写解析程序，光纤夹持工装的三坐标驱动载台选用日本骏和精机的某型号产品，驱动精度可达0.1μm，光功率计及激光源品类较多，选用合适的即可。左右三坐标载台对称放置固定，需要测试的芯片放置在升降载台中，调整光纤到芯片至合适距离。

电机控制器：用于依据第一控制命令控制左侧电机工作以及用于依据第二控制命令控制右侧电机工作。

左侧电机：用于根据收到的第一控制命令驱动左侧夹持载台运动，本实施例的左侧电机可为三坐标电机。

右侧电机：用于根据收到的第二控制命令驱动右侧夹持载台运动，本实施例的右侧电机可为三坐标电机。

左侧夹持载台：左侧光纤固定于左侧夹持载台上，用于带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点，本实施例中的第一测试点为最左边的测试点。

右侧夹持载台：右侧光纤固定于右侧夹持载台上，用于带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点，本实施例中的第二测试点为最右边的测试点。

上位机：还用于获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，从而使当前选中的测试点图形与第一测试点相对应；以及用于获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，从而使当前选中的测试点图形与第二测试点相对应；本实施例中的上位机还用于对硅光芯片位置进行校准；具体的校准过程如下：

步骤S1，获取左侧电机反馈的坐标(X1,Y1)。

步骤S2，控制左侧光纤沿第一测试点与第二测试点所在直线的方向朝着第二测试点运动，在运动至预设位置使停下，预设位置与第一测试点之间的距离为d，第一测试点与第二测试点之间的距离为D，

步骤S3，再次获取左侧电机反馈的坐标(X2,Y2)。

步骤S4，计算硅光芯片的歪斜角度

步骤S5，将第一测试点作为第一坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为并且将第二测试点作为第二坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为

上位机：还用于在获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息时，比如，用户通过鼠标点击了打算进行光耦合测试的测试点对应的测试点图形，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，根据目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，以令电机控制器依据第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点，本实施例的上位机：用于在控制左侧光纤运动至目标测试点过程中使用第一坐标系或在控制右侧光纤运动至目标测试点过程中使用第二坐标系；第一坐标系用于对硅光芯片位置进行校准，第一坐标系原点为第一测试点，第二坐标系也用于对硅光芯片位置进行校准，第二坐标系原点为第二测试点，从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，以对目标测试点进行光耦合测试，其中，光通路中光信号的方向可以是左侧光纤→硅光芯片→右侧光纤，也可以是右侧光纤→硅光芯片→左侧光纤；光功率计用于在进行光耦合测试时检测光强信息，本实施例中，上位机还用于在一个目标测试点光耦合测试结束后获取下一个目标测试点相对应的测试点图形的选中信息，直至所有目标测试点均完成测试。

作为改进的技术方案，如图4、5所示，上位机用于以到达目标测试点的光纤的自由端为中心构建一个正方形坐标矩阵，在正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，且正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直；且用于控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，每到达一个扫描点时，记录当前扫描点对应的光强值，可以在人机交互界面上设计“开始扫描光谱”虚拟按钮、“扫描间隔”虚拟按钮、“扫描范围”虚拟按钮、“频率范围”虚拟按钮及“采集时间间隔”虚拟按钮等，具体按钮涉及的选择值或输入值可根据实际情况进行选择与调整，通过鼠标点击“开始扫描光谱”虚拟按钮后开始进行令光纤沿预设的路径扫描的步骤，自动收集频谱曲线；上位机用于将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置；光功率计，用于测量每个扫描点对应的光强值。

通过本发明提出的上述技术方案，测试人员(即用户)不需要反复地进行光纤与测试点的对准操作，彻底避免了“粗调+反复细调”繁琐操作工序，而且本发明只需要用户手动对准第一测试点和第二测试点，剩余的成百上千的测试点能够实现自动对准，因此，本发明不仅极大地减少了光耦合测试的时间和成本，而且显著地降低了对测试人员的依赖或要求，本发明还具有光耦合测量结果准确、可靠等突出优点。

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”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1，读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件，并通过解析所述设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构的坐标簇数据；

步骤2，依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，且所述芯片图形包括测试点图形；其中，所述测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应；

步骤3，读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像，根据所述第一相对位置图像向电机控制器发送第一控制命令，所述电机控制器依据所述第一控制命令控制左侧电机工作，所述左侧电机驱动左侧夹持载台运动，所述左侧夹持载台带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点；

步骤4，获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第一测试点相对应；

步骤5，读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像，根据所述第二相对位置图像向电机控制器发送第二控制命令，所述电机控制器依据所述第二控制命令控制右侧电机工作，所述右侧电机驱动右侧夹持载台运动，所述右侧夹持载台带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点；

步骤6，获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第二测试点相对应；

步骤7，获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，根据所述目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，所述电机控制器依据所述第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点，从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，然后对目标测试点进行光耦合测试。

2.根据权利要求1所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，其特征在于：

步骤7中，在一个目标测试点光耦合测试结束后，重新执行步骤7，直至所有目标测试点均完成测试。

3.根据权利要求1或2所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，其特征在于：

步骤3中，所述第一测试点为最左边的测试点；

步骤5中，所述第二测试点为最右边的测试点；

在步骤6与步骤7之间，包括如下对硅光芯片位置进行校准的步骤；

步骤6-1，获取左侧电机反馈的坐标(X1,Y1)；

步骤6-2，控制左侧光纤沿第一测试点与第二测试点所在直线的方向朝着第二测试点运动，在运动至预设位置使停下，预设位置与第一测试点之间的距离为d，第一测试点与第二测试点之间的距离为D，

步骤6-3，再次获取左侧电机反馈的坐标(X2,Y2)；

步骤6-4，计算硅光芯片的歪斜角度

步骤6-5，将所述第一测试点作为第一坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为并且将所述第二测试点作为第二坐标系原点，各测试点图形的修正前的坐标矩阵为则各测试点图形的修正后的坐标矩阵为

4.根据权利要求3所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，其特征在于：

步骤7中，如果通过第一坐标系确定目标测试点的坐标，则带动左侧光纤到达目标测试点，如果通过第二坐标系确定目标测试点的坐标，则带动右侧光纤到达目标测试点。

5.根据权利要求3所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法，其特征在于：步骤7中，在对目标测试点进行光耦合测试时包括如下步骤；

步骤7-1，以到达目标测试点的光纤的自由端为中心构建一个正方形坐标矩阵，所述正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，且所述正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直；

步骤7-2，控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，每到达一个扫描点时记录当前扫描点对应的光强值；

步骤7-3，将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置。

6.基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，其特征在于：该系统包括上位机、电机控制器、左侧电机、右侧电机、左侧夹持载台、右侧夹持载台、左侧光纤、右侧光纤、硅光芯片及相机；

所述上位机：用于读取待进行光耦合测试的硅光芯片的设计版图文件，并通过解析所述设计版图文件的方式得到用于表征硅光芯片结构的坐标簇数据；以及用于依据得到的坐标簇数据构建芯片图形，且所述芯片图形包括测试点图形，其中，所述测试点图形与硅光芯片的测试点数量相同且位置一一对应；还用于读取相机实时采集的硅光芯片与左侧光纤的第一相对位置图像及向电机控制器发送第一控制命令，用于读取相机实时采集的硅光芯片与右侧光纤的第二相对位置图像及向电机控制器发送第二控制命令；

所述电机控制器：用于依据所述第一控制命令控制左侧电机工作以及用于依据所述第二控制命令控制右侧电机工作；

所述左侧电机：用于驱动左侧夹持载台运动；

所述右侧电机：用于驱动右侧夹持载台运动；

所述左侧夹持载台：用于带动左侧光纤，以使左侧光纤对准第一测试点；

所述右侧夹持载台：用于带动右侧光纤，以使右侧光纤对准第二测试点；

所述上位机：还用于获取与硅光芯片上的第一测试点相对应的测试点图形的第一选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第一测试点相对应；以及用于获取与硅光芯片上的第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息，从而使当前选中的测试点图形与所述第二测试点相对应；还用于在获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息时，通过测试点图形与测试点一一对应的位置关系确定目标测试点的坐标，根据所述目标测试点的坐标向电机控制器发送第三控制命令，以令电机控制器依据所述第三控制命令控制左侧或右侧电机工作，以驱动左侧或右侧夹持载台运动，进而带动左侧光纤或右侧光纤到达目标测试点，从而使左侧光纤、硅光芯片、右侧光纤形成光通路，以对目标测试点进行光耦合测试。

7.根据权利要求6所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，其特征在于：

所述上位机：还用于在一个目标测试点光耦合测试结束后获取下一个目标测试点相对应的测试点图形的选中信息，直至所有目标测试点均完成测试。

8.根据权利要求6或7所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，其特征在于：所述第一测试点为最左边的测试点，所述第二测试点为最右边的测试点；所述上位机还用于对硅光芯片位置进行校准。

9.根据权利要求8所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，其特征在于：

所述上位机：用于在控制左侧光纤运动至目标测试点过程中使用第一坐标系或在控制右侧光纤运动至目标测试点过程中使用第二坐标系；所述第一坐标系用于对硅光芯片位置进行校准，第一坐标系原点为第一测试点，所述第二坐标系也用于对硅光芯片位置进行校准，第二坐标系原点为第二测试点。

10.根据权利要求8所述的基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的系统，其特征在于：该系统还包括光功率计；

所述上位机：用于以到达目标测试点的光纤的自由端为中心构建一个正方形坐标矩阵，所述正方形坐标矩阵上均匀分布有多个扫描点，且所述正方形矩阵所在平面与到达目标测试点的光纤所在直线垂直；且用于控制到达目标测试点的光纤的自由端沿预设的路径依次地到达各个扫描点上，每到达一个扫描点时记录当前扫描点对应的光强值；还用于将与最大光强值对应的扫描点的坐标作为该目标测试点的最佳光耦合位置；

所述光功率计，用于测量每个扫描点对应的光强值。