CN112504170A - 一种同心度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的同心度测试方法中,当入射光线的入射模式为会聚光入射时,首先将入射光线垂直入射到PD光敏面上,在保持入射光线束的入射方向不变的前提下,使PD光敏面沿着自动耦合设备一个方向上的弧形台面作弧摆运动,在作弧摆运动的过程中,PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角处于动态变化中,当系统监测到电流值达到最大时,此时信号响应度耦合最佳,读取此时PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角θx,在特定的透镜下θx和PD光敏面偏移透镜的距离之间的关系特定,根据相应关系反推得到PD光敏面偏移透镜的距离h1,此时得到的PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度,本申请提供的同心度测试方法简单实用、可操作性强。

Description

一种同心度测试方法
技术领域
本申请涉及光电子器件同轴封装技术领域,尤其涉及一种同心度测试方法。
背景技术
在TO(Transistor-Outline,同轴)封装系列产品中,采用同轴封装封帽后的产品要求对PD(光电探测器)光敏面(即芯片上光信号接收区域)相对于透镜中心位置有严格的要求,以满足光信号传输过程中灵敏度要求,其中PD光敏面相对于透镜中心位置我们可以通过同心度这一参数来表征,同心度指透镜圆心与PD光敏面圆心之间的相对位置。
随着产品速率的不断提高,PD光敏面不断减小,透镜光斑也不断减小,二者之间的同心度对于信号的耦合效率产生了较大影响,因此同心度测试成为一个关键工艺。
发明内容
本申请提供了一种同心度测试方法,以使PD光敏面相对于透镜中心位置满足要求进而保证信号传输过程中的灵敏度。
一方面,本申请实施例提供了一种同心度测试方法,所述方法包括:
当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备一方向的弧形台面作弧摆运动;
当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述入射光线之间的夹角θx;
根据所述θx获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h1。另一方面,本申请实施例提供了一种同心度测试方法,所述方法包括:
当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备另一方向的弧形台面作弧摆运动;
当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述入射光线之间的夹角θy;
根据所述θy获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h2
另一方面,本申请实施例提供了一种同心度测试方法,所述方法包括:
当入射模式为会聚光入射时,获取入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角θi、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角θ0
根据θi和θ0计算角放大率γ;
根据所述角放大率γ计算垂轴放大率β;
根据所述垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0,其中PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0即为同心度。
有益效果:
由上述技术方案可见,一方面,本申请提供的同心度测试方法中,当入射光线的入射模式为平行光入射时,首先将入射光线垂直入射到PD光敏面上,然后在保持入射光线束的入射方向不变的前提下,使PD光敏面沿着自动耦合设备一个方向上的弧形台面作弧摆运动,在作弧摆运动的过程中,PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角处于动态变化中,当系统监测到电流值达到最大时,此时信号响应度耦合最佳,读取此时PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角θx,在特定的透镜下θx和PD光敏面偏移透镜的距离之间的关系特定,可以根据仿真测试得到二者之间具体的关系,根据相应关系反推得到PD光敏面偏移透镜的距离h1,此时得到的PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度。
另一方面,当入射光线的入射模式为会聚光入射时,首先,根据入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角θi、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角θ0计算角放大率γ;由于垂轴放大率与角放大率互为倒数,根据角放大率γ可以推导得到垂轴放大率β;然后,基于透镜结构特定、物体至透镜的距离特定的前提下,PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi是确定的,也就是垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi此时都是已知的,根据β=hi/h0可以计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0,而此时PD光敏面偏移透镜中心的实际理论值h0即为我们需要测试的同心度。
综上所述,本申请提供的同心度测试方法简单实用、可操作性强。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一同心度测试方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的另一同心度测试方法的流程示意图;
图3为本申请实施例中TO系列产品的两种入射模式的示意图;
图4为本申请实施例中当入射模式为会聚光入射时同心度测试计算原理示意图;
图5为本申请实施例提供的同心度测试方法的原理示意图一;
图6为本申请实施例提供的同心度测试方法的原理示意图二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在TO系列产品中,采用同轴封装封帽后的产品要求对芯片光敏面相对于透镜中心位置有严格的要求,以便满足光信号传输过程中的灵敏度要求和回损要求。然而对于TO46产品而言,由于其整个管座被管帽包裹,无法直接测量管座相对于管帽的同心度,这样就不能直观地确认该产品的封帽位置是否合格,对后续信号传输是否有影响,尤其对于高速率的产品,由于存在芯片激光面偏心回损的要求,在前面芯片固晶保证偏心后,必须保证后续封帽的同心度,才能满足正常信号传输的性能要求。
随着产品速率的不断提高,PD光敏面不断减小,透镜光斑也不断减小,二者之间的同心度对于信号的耦合效率产生了较大影响,因此同心度测试成为一个关键工艺。
图3为本申请实施例中TO系列产品的两种入射模式的示意图;如图3所示,TO同轴封装结构中的透镜与PD光敏面之间的相对位置,外面入射的光线可以聚焦在PD光敏面上,有两种入射模式,分别为会聚光入射与平行光入射,其中同心度是指透镜水平方向圆心与PD光敏面圆心之间的相对位置。
在本申请实施例中,当入射模式为会聚光入射时,可以通过三次元测量仪,读出PD光敏面圆心与透镜圆心的相对位置,结合透镜内外垂轴放大率后就可以得到TO-CAN的同心度,其中内外倍率可以通过垂轴放大率与角放大率的关系计算,其中垂轴放大率与角放大率互为倒数;而垂轴放大率与角放大率分别的计算方式可以见图4,图4为本申请实施例中当入射模式为会聚光入射时同心度测试计算原理示意图;如图4所示,hi和ho分别是PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值和位置实际值,其中理论值由透镜来决定,透镜结构特定后则PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值是确定的,根据PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值和位置实际值可以获取垂轴放大率β,具体可以根据公式β=hi/h0计算垂轴放大率β,根据角放大率γ=θi0来计算角放大率γ,而θi和θ0的计算如图4所示,其中θi和θ0分别为入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角。
根据上述参数计算同心度的方法具体包括:
首先,根据入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角θi、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角θ0计算角放大率γ;
由于垂轴放大率与角放大率互为倒数,根据角放大率γ可以推导得到垂轴放大率β;
然后,基于透镜结构特定、物体至透镜的距离特定的前提下,PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi是确定的,也就是垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi此时都是已知的,根据β=hi/h0可以计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0,而此时PD光敏面偏移透镜中心的实际理论值h0即为我们需要测试的同心度。
在本申请实施例中,当入射模式为平行光入射时,由于透镜外部光线是平行光,无法计算透镜内外垂轴放大率,因此无法根据三次元测量仪测试的结果计算。
在本申请实施例中针对上述平行光入射时不能根据三次元测量仪测试的结果计算这一问题,提供了一种同心度测试方法。
具体原理如下:
图5为本申请实施例提供的同心度测试方法的原理示意图一;如图5所示,当入射模式为平行光入射时,当PD与透镜在同一法线上,光线入射方向与PD(图3中垂直,响应度耦合最佳。
图6为本申请实施例提供的同心度测试方法的原理示意图二;如图6所示,当入射模式为平行光入射时且当PD与透镜间存在值为h的位移,光线入射方向需要与PD成一定的角度θ,响应度才能耦合最佳,基于这一原理,我们可以使用耦合响应度的方式得到入射光线与PD光敏面的夹角,进而得到同心度的测试结果。
现有的BOSA自动耦合设备已经可以耦合平行光产品,我们在此基础上设计新的程序,使耦合在X/Y两个方向弧摆,直接读出偏移角度,结合透镜结构,进一步推算出PD相对于透镜的偏移值。具体流程如下,
本申请实施例提供的一种同心度测试方法,图1为本申请实施例提供的一同心度测试方法的流程示意图;如图1所示,包括:
S110:当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
S120:保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备一方向的弧形台面作弧摆运动;
S130:当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述光束之间的夹角θx;
当监测到电流值达到最大时,TO的响应度耦合最佳。
S140:根据所述θx获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h1
此时,得到的PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度具体数值。
在作弧摆运动的过程中,PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角处于动态变化中,当系统监测到电流值达到最大时,此时信号响应度耦合最佳,读取此时PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角θx,在特定的透镜下θx和PD光敏面偏移透镜的距离之间的关系特定,可以根据仿真测试得到二者之间具体的关系,根据相应关系反推得到PD光敏面偏移透镜的距离h1,此时得到的PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度。
相应地,在本申请实施例中可以使PD光敏面沿着自动耦合设备另一方向上的弧形台面作弧摆运动,此时对应地方法如图2,图2为本申请实施例提供的另一同心度测试方法的流程示意图;包括:
S210:当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
S220:保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备另一方向的弧形台面作弧摆运动;
S230:当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述光束之间的夹角θy;
当监测到电流值达到最大时,TO的响应度耦合最佳。
S240:根据所述θy获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h2
此时,得到的PD光敏面偏移透镜的距离h2即为同心度具体数值。
其中:根据所述θx获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h1,包括:
通过仿真测试获得固定透镜下θx与h1对应的函数关系,其中,当所述透镜结构特定时,θx与h1对应的函数关系特定。
其中:根据所述θy获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h2,包括:
通过仿真测试获得固定透镜下θy与h2对应的函数关系,其中,当所述透镜结构特定时,θy与h2对应的函数关系特定。
由上述技术方案可见,一方面,本申请提供的同心度测试方法中,当入射光线的入射模式为平行光入射时,首先将入射光线垂直入射到PD光敏面上,然后在保持入射光线束的入射方向不变的前提下,使PD光敏面沿着自动耦合设备一个方向上的弧形台面作弧摆运动,在作弧摆运动的过程中,PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角处于动态变化中,当系统监测到电流值达到最大时,此时信号响应度耦合最佳,读取此时PD光敏面和光束的入射方向之间的夹角θx,在特定的透镜下θx和PD光敏面偏移透镜的距离之间的关系特定,可以根据仿真测试得到二者之间具体的关系,根据相应关系反推得到PD光敏面偏移透镜的距离h1,此时得到的PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度。
另一方面,当入射光线的入射模式为会聚光入射时,首先,根据入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角θi、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角θ0计算角放大率γ;由于垂轴放大率与角放大率互为倒数,根据角放大率γ可以推导得到垂轴放大率β;然后,基于透镜结构特定、物体至透镜的距离特定的前提下,PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi是确定的,也就是垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi此时都是已知的,根据β=hi/h0可以计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0,而此时PD光敏面偏移透镜中心的实际理论值h0即为我们需要测试的同心度。
综上所述,本申请提供的同心度测试方法简单实用、可操作性强。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种同心度测试方法,其特征在于,所述方法包括:
当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备一方向的弧形台面作弧摆运动;
当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述入射光线之间的夹角θx;
根据所述θx获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h1
2.根据权利要求1所述的同心度测试方法,其特征在于,所述方法包括:
当入射模式为平行光入射时,入射光线垂直入射至PD光敏面上;
保持所述入射光线的入射方向不变的同时使所述PD光敏面沿着自动耦合设备另一方向的弧形台面作弧摆运动;
当监测到电流值达到最大时读取所述光敏面与所述入射光线之间的夹角θy;
根据所述θy获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h2
3.根据权利要求1所述的同心度测试方法,其特征在于,所述根据所述θx获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h1,包括:
通过仿真测试获得固定透镜下θx与h1对应的函数关系,其中,当所述透镜结构特定时,θx与h1对应的函数关系特定。
4.根据权利要求2所述的同心度测试方法,其特征在于,所述根据所述θy获得所述PD光敏面偏移透镜的距离h2,包括:
通过仿真测试获得固定透镜下θy与h2对应的函数关系,其中,当所述透镜结构特定时,θy与h2对应的函数关系特定。
5.根据权利要求1所述的同心度测试方法,其特征在于,当监测到电流值达到最大时,TO的响应度耦合最佳。
6.根据权利要求1所述的同心度测试方法,其特征在于,所述PD光敏面偏移透镜的距离h1即为同心度。
7.一种同心度测试方法,其特征在于,所述方法包括:
当入射模式为会聚光入射时,获取入射光线在透镜入射点处入射方向和透镜主光轴间的夹角θi、入射光线在透镜出射点处出射方向和透镜主光轴间的夹角θ0
根据θi和θ0计算角放大率γ;
根据所述角放大率γ计算垂轴放大率β;
根据所述垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0,其中PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0即为同心度。
8.根据权利要求7所述的同心度测试方法,其特征在于,根据θi和θ0计算角放大率γ包括:根据γ=θi0来计算角放大率γ。
9.根据权利要求7所述的同心度测试方法,其特征在于,根据所述角放大率γ计算垂轴放大率β包括:所述角放大率γ和所述垂轴放大率β互为倒数。
10.根据权利要求7所述的同心度测试方法,其特征在于,根据所述垂轴放大率β、PD光敏面偏移透镜中心的位置理论值hi计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0包括:
根据β=hi/h0可以计算得到PD光敏面偏移透镜中心的位置实际值h0
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