CN116429381A - 多端口复合光路器件的光路检测装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光器件技术领域，具体涉及一种多端口复合光路器件的光路检测装置及装配方法，该光路检测装置包括：光源，用于提供至少两种不同波长的光信号；光开关，用于进行光路切换，一次只允许一种波长的光信号进入待测产品；至少两个光探测模块，光探测模块用于探测进入待测产品的光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品的光路是否存在异常；至少两个调节台，一个调节台对应一个光探测模块，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配。在产品装配时，先利用本发明光路检测装置对光路系统进行检测，如发现异常便及时修正，然后再耦合端口组件，这样可以提高产品性能，也能降低废品率。

Description

多端口复合光路器件的光路检测装置及装配方法

技术领域

本发明涉及光器件技术领域，特别涉及一种多端口复合光路器件的光路检测装置及装配方法。

背景技术

随着宽带接入网的普及，10G接入网在OLT侧和ONU侧都需要在升级10G网络的同时兼容目前已经普及的2.5G网络，所以带宽兼容网络成为主流的应用。应运而成生的光器件也需要同时兼容10G和2.5G的波长，这样多端口（尤其是四端口）Combo PON器件被广泛应用。

多端口复合光路器件包括光路系统和多个端口组件，多端口产品采用混合光路设计，机械结构和光学结构都很复杂，零件多，工艺繁琐，物料的性能也会导致光路损耗，如果光路不正则会影响产品性能，因此在产品装配时严格按照设计进行。但是发明人发现，装配精度有限，即使完全按照设计进行装配也会存在产品性能差需要返工或者报废的情况，返工会降低生产效率，也会造成物料浪费，报废则更会导致生产成本增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多端口复合光路器件的光路检测装置及装配方法，以实现在耦合前对多端口复合光路器件的光路进行检测，提高产品性能，提升生产效率。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种多端口复合光路器件的光路检测装置，包括：

光源，用于提供至少两种不同波长的光信号；

光开关，用于进行光路切换，一次只允许一种波长的光信号进入待测产品；

至少两个光探测模块，光探测模块用于探测进入待测产品的光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品的光路是否存在异常；

至少两个调节台，一个调节台对应一个光探测模块，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配；

其中，光信号的数量、光探测模块的数量、调节台的数量大于等于所述多端口复合光路器件中端口的数量。

上述方案中，光源发出不同波长的光信号，以模拟待测产品发射或接收的光信号，调节台可以调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配，以确保检测结果的准确性，利用光探测模块可以进行光信号探测，并判别出光路是否存在异常。将上述光路检测模块应用在多端口复合光路器件的装配过程中，在光路系统装配后且在耦合端口组件之前，先利用该光路检测装置对光路系统进行检测，可以及早发现光路是否异常，以及在异常时可以及时进行相应处理，继而可以提升产品的性能，提高产品良率，降低产品报废率及返工率，继而提升产品生产效率，也能降低成本。

一个光探测模块可以对一个端口的光信号进行检测，光路检测装置中，当光探测模块的数量大于端口数量时，可以选用其中几个光探测模块即可，此时虽然会造成光探测模块的浪费，但是能够增强光路检测装置的适用性，可以适用于更多端口数量的复合光路器件。

为了提升检测结果的准确性，本发明实施例提供了以下技术方案：

还包括底座，用于固定待测产品。

本方案中，通过底座将待测产品固定起来，避免待测产品在检测过程中发生位置移动，继而可以解决因待测产品位置移动而导致的检测结果不准确的问题，提高检测结果的准确性。

作为一种实施方式，底座中构造有与待测产品结构相匹配的槽，通过将待测产品嵌设于该槽的方式实现对待测产品的固定。

光探测模块包括聚焦透镜、光探测芯片以及转化系统，进入待测产品的光信号经过聚焦透镜后被光探测芯片接收，光探测芯片将光信号转换为电信号并输入至转化系统，转化系统根据接收的电信号计算出接收光功率，并将计算出的接收光功率与该光信号的输入光功率进行比较，根据比较结果判断待测产品光路是否异常。

上述方案中，聚焦透镜实现光信号的汇聚，以保障所有光信号都能被光探测芯片探测到，继而保障检测准确，转化系统可以根据光探测芯片探测到的光信号计算出对应的光功率，然后与光源发出该光信号的光功率进行比较，即可确定出光路是否异常。通过比较光功率的方式判断光路是否存在异常，结果准确，且实施方式相对简单。

所述光探测模块的数量为四个，所述光源包括四个激光器，一个激光器用于发出一种波长的光信号。目前使用较多的多端口复合光路器件为四端口复合光路器件，光探测模块为四个，与端口数量匹配，既不存在光探测模块浪费的问题，又能保障满足目前应用需求。

一种多端口复合光路器件的光路检测装置，包括：

光源，用于提供至少两种不同波长的光信号；

波长复用器，用于将所述至少两种不同波长的光信号合并为一束光信号进入待测产品；

至少两个光探测模块，光探测模块用于探测进入待测产品的光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品的光路是否存在异常；

至少两个调节台，一个调节台对应一个光探测模块，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配；

其中，光信号的数量、光探测模块的数量、调节台的数量大于等于所述多端口复合光路器件中端口的数量。

上述方案中，通过波长复用器将多路光信号合并为一束同时进入待测产品，使得检测装置不仅可以实现对光路系统中的光路是否异常进行检测，而且可以实现同时对所有光路进行检测，进而提高检测效率。

一种多端口复合光路器件的装配方法，所述多端口复合光路器件包括多个端口组件和光路系统，依次包括以下步骤：

S1，机械手预组装所述光路系统；

S2，利用本发明任一实施方式所述的光路检测装置检测光路系统中光路是否存在异常，如果存在则执行步骤S3，如果不存在则执行步骤S4；

S3，机械手修正光路，并返回步骤S2；

S4，将端口组件与光路系统进行耦合。

传统的装配流程中，光路系统组装完成后直接就耦合各个端口组件，各个端口组件分别耦合，有可能出现前面的端口组件耦合完了但是后面的光路有问题，耦合不大，那整个产品就需要返工或者报废，这样既浪费时间又浪费材料，导致生产效率低、成本高。上述方案中，在耦合前增加光路检测工序，检测是否每个端口组件的耦合效率都能满足客户要求，如果某一或某些光路有问题，则及时修正，确保光路系统没问题再进入耦合工序，因此可以提升装配效率，也提高产品良率。

所述步骤S3中，机械手修正存在异常的光路的操作包括：机械手调整装配位置，和/或更换光路中的物料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明光路检测装置可以实现光路异常检测，且结构简单，成本低。

（2）通过对多端口复合光路器件的装配流程进行改进，即在光路系统装配后且在耦合端口组件之前，先利用光路检测装置对光路系统进行检测，可以及早发现光路是否异常，以及在异常时可以及时进行相应处理，继而可以提升产品的性能，提高产品良率，降低产品报废率及返工率，继而提升产品生产效率，也能降低产品生产成本。

（3）玻片、透镜贴装角度会造成光路偏斜，光口装配不正也会造成光路偏斜。各通道光路插损同样会造成产品性能不能满足要求。透镜、玻片、光口各光学器件如果有脏污，性能不良，会导致各端口插损不良，同样也会导致产品性能不满足要求。本发明在耦合前对光路系统进行检测，可以同时检测出因光路偏斜、插损等原因造成的产品性能不良。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍， 应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中四端口复合光路器件的结构示意图。

图2为图1所示四端口复合光路器件的光路示意图。

图3为本发明实施例1中提供的一种结构的光路检测装置的结构示意图。

图4为本发明实施例2中提供的另一种结构的光路检测装置的结构示意图。

图5为本发明实施例3中提供的多端口复合光路器件的装配流程图。

图中标记：

1-金属壳体；2-第一玻片；3-透镜；4-第二玻片；5-第五玻片；6-第三玻片；7-光口；8-第四玻片；9-第一激光器；10-第一激光芯片；11-第一聚焦透镜；12-第二激光器；13-第二聚焦透镜；14-第二激光芯片；15-第一光电探测器；16-第一光探测芯片；17-第三聚焦透镜；101-底座；102-调节台一；103-光探测模块一；104-调节台二；105-光探测模块二；106-调节台三；107-光探测模块三；108-调节台四；109-光探测模块四；110-光开关；111-待测产品；112-波长复用器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

如图1所示，为现有技术中一种常用的四端口复合光路器件，包括金属壳体1、第一玻片2、第二玻片4、第三玻片6、第四玻片8、第五玻片5、透镜3、光口7、第一聚焦透镜11、第二聚焦透镜13、第三聚焦透镜17、第四聚焦透镜、第一激光芯片10、第二激光芯片14，第一激光芯片10和第一聚焦透镜11构成第一激光器9，第二激光芯片14和第二聚焦透镜13构成第二激光器12，还包括第一光探测芯片16、第二光探测芯片，第一光探测芯片16和第三聚焦透镜17组成第一光电探测器15，第二光探测芯片和第四聚焦透镜组成第二光电探测器，整个装置结构复杂、零件多。其中第一玻片2、透镜3、第二玻片4、第三玻片6、第四玻片8、第五玻片5构成光路系统，一个激光器或一个光电探测器构成一个端口组件。

该四通道复合光路器件的光路图如图2所示，光路1：第一激光芯片10发出波长λ1的光，经过第一聚焦透镜11聚焦，透过第一玻片2，再经过透镜3，透过第二玻片4和第三玻片6后被光口7接收；光路2：第二激光芯片14发出波长λ2的光，经过第二聚焦透镜13聚焦，经第一玻片2反射，再经过透镜3，透过第二玻片4和第三玻片6后被光口7接收；光路3：光口7发出波长λ3的光，被第三玻片6反射，透过第四玻片8，经第三聚焦透镜17聚焦，被第一光探测芯片16接收；光路4：光口7发出波长λ4的光，透过第三玻片6，被第二玻片4反射，透过第五玻片5，经第四聚焦透镜聚焦，被第二光探测芯片接收。

图1所示的四端口复合光路器件中，经过仿真，其结果显示，假如λ1通道光路偏斜2°，该通道耦合效率将下降30%；若λ2通道光路偏斜3°，该通道耦合效率将下降30%。同理，λ3、λ4光路偏斜也会造成该四端口复合光路器件耦合效率降低，导致产品性能不能满足要求。基于此，本发明实施例提供了图3和图4所示的光路检测装置，以及提供了图5所示的装配流程。

实施例1：请参阅图3，本实施例中提供了一种多端口复合光路器件的光路检测装置，包括光源、一个底座101、多个调节台、多个光探测模块和一个光开关110，其中，光源包括多个激光器，一个激光器用于发出一种波长的光信号，激光器、调节台和光探测模块的数量相同，且数量与待测多端口复合光路器件的端口数量相同。如图3所示，调节台和光探测模块的数量均为四个，可以对图2所示的四端口复合光路器件进行检测。

其中，底座101主要用于固定多端口复合光路器件中的光路系统（后文简称待测产品111），使得待测产品111在检测过程中不发生位置移动，以提高检测结果的准确性。如果不考虑光路系统在检测过程中的位置移动影响，也可以不设置底座101。对于底座101的结构没有特殊限定，能固定待测产品就行，例如底座中构造有与待测产品结构相匹配的槽，通过将待测产品嵌设于该槽的方式实现对待测产品的固定。

光探测模块用于探测光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品是否存在异常（如光路角度偏斜或插损）。一个光探测模块安装于一个调节台，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配，以确保检测结果的准确性。为了便于区分不同位置的调节台和光探测模块，此处将四个调节台分别定义为调节台一102、调节台二104、调节台三106、调节台四108，将四个光探测模块定义为光探测模块一103、光探测模块二105、光探测模块三107、光探测模块四109。

容易理解的是，调节台是在检测前调节光探测模块的位置，当光探测模块的位置确定后，就保持其位置固定不变。调节台优选为六维调节台，可以实现位置更精确调整。

请参阅图1和图3，此处以图1所示四端口复合光路器件的光路系统作为待测产品，举例说明各光路通道的检测过程。

利用光开关110进行切换，一次只允许λ1、λ2、λ3、λ4中的一个波长的光信号进入待测产品111。

光路一：波长为λ1的光信号通过光口7进入待测产品111内部，先后透过第三玻片6和第二玻片4，经透镜3汇聚，再透过第一玻片2，被光探测模块一103接收。

光路二：波长为λ2的光信号通过光口7进入待测产品111内部，先后透过第三玻片6和第二玻片4，经透镜3汇聚，再被第一玻片2反射后被光探测模块二105接收。

光路三：波长为λ3的光信号通过光口7进入待测产品111内部，被第三玻片6反射到第四玻片8，透过第四玻片8，被光探测模块三107接收。

光路四：波长为λ4的光信号通过光口7进入待测产品111内部，透过第三玻片6，被第二玻片4反射到第五玻片5，透过第五玻片5，被光探测模块四109接收。

光探测模块一103、光探测模块二105、光探测模块三107、光探测模块四109的结构相同，包括聚焦透镜、光探测芯片以及转化系统，不同波长的光信号经过聚焦透镜后被光探测芯片接收，光探测芯片将光信号转换为电信号并输入至转化系统，转化系统根据接收的电信号计算出光功率（称为接收光功率），并将计算出的接收光功率与该光信号的输入光功率进行比较，根据比较结果判断待测产品光路是否异常（包括光路偏斜和光路插损）。

在检测前需要提前做好校准，确定出输入光功率为多少的光信号被光探测模块接收后会转换得到多少电流，比如输入光功率为1mW的光信号，被光探测模块接收后能转化成0.9mA的电流，当接收到了0.9mA的电流时，就是光探测芯片收到了1mW的光。光功率-电流值的对应关系，前期做好校准后写入转化系统，后面测试产品时，根据光电流的大小，即可判定收到的光的大小。

需要注意的是，本文中的异常是一个相对概念，而不是绝对概念。进行光路检测的目的就是提高产品良率，避免因光路偏斜或插损导致产品性能降低，继而不符合客户要求，因此，本文中异常是指接收光功率与输入光功率的差值大于设定阈值。

由于客户对产品性能要求不同，所以阈值可能会设置得不同。比如产品光功率要求不高，端口组件（TO封装）出光比较大，那么阈值可以设置低一点，例如-0.5dB；如果产品要求高，那阈值就需要设置高一些，例如-0.1dB。

通过检测，可以挑选出不符合要求的产品，或者及时调整装配以及更换性能不满足要求的物料，可以确保产品性能，继而提升产品良率，减少物料损失。

实施例2：如图4所示，本实施例中提供了另一种结构的光路检测装置，包括光源、一个底座101、多个调节台、多个光探测模块和一个波长复用器112，光源、底座101、调节台、光探测模块的结构与设置与实施例1相同，区别在于本实施例中增加了波长复用器112的设置，且省去了光开关。

为了便于区分不同位置的调节台和光探测模块，此处将四个调节台分别定义为调节台一102、调节台二104、调节台三106、调节台四108，将四个光探测模块定义为光探测模块一103、光探测模块二105、光探测模块三107、光探测模块四109。

波长复用器112设置于光源与待测产品111的光口7之间，光源同时发出四路不同波长的光信号，四路光信号经波长复用器112整合成一束光信号，经光口7进入待测产品111的内部。由于波长不同，四路光信号分别经过光路系统中的不同光路通道，被对应的光探测模块所接收。具体地，如下所示：

光路一：波长为λ1的光信号通过光口7进入待测产品111内部，先后透过第三玻片6和第二玻片4，经透镜3汇聚，再透过第一玻片2，被光探测模块一103接收。

光路二：波长为λ1的光信号通过光口7进入待测产品111内部，先后透过第三玻片6和第二玻片4，经透镜3汇聚，再被第一玻片2反射后被光探测模块二105接收。

光路三：波长为λ3的光信号通过光口7进入待测产品111内部，被第三玻片6反射到第四玻片8，透过第四玻片8，被光探测模块三107接收。

光路四：波长为λ4的光信号通过光口7进入待测产品111内部，透过第三玻片6，被第二玻片4反射到第五玻片5，透过第五玻片5，被光探测模块四109接收。

实施例1中提供的光路检测装置，各个波长光信号依次切换，一次只检测一个通道，本实施例2中是四个波长光信号同时进入待测产品，同时对四个光路通道进行检测，如此可以提高检测效率。

实施例3：如图5所示，本实施例中提供了一种多端口复合光路器件的装配方法，依次包括步骤：

S1，机械手预组装光路系统。需要说明的是，此处的预组装光路系统实际就是按照设计组装光路系统，由于检测出光路异常时需要对光路进行修正，修正过程实际也是组装过程，所以此处将第一次的组装称为预组装。

S2，利用实施例1或2所述的光路检测装置检测光路系统中光路是否存在异常，如果存在异常则执行步骤S3，如果不存在异常则执行步骤S4。

S3，机械手修正存在异常的光路，修正措施包括调整装配位置和/或更换光路中的物料，修正后返回步骤S2。也就是说，有异常的光路进行修正后继续进行检测，如果还有异常则再次进行修正，直到不存在异常为止。但是实际上，一般只经过一次修正即可满足要求，如果经过多次修正也无法满足要求则说明只能报废。

S4，将端口组件与光路系统进行耦合。

目前的装配流程中，是光路系统组装完成后直接就耦合各个端口组件，四个端口组件（TO封装）是分别耦合，有可能会出现耦合完了3个TO，第4个光路有问题，耦合不大，那整个产品就需要返工或者报废，这样既浪费时间又浪费材料，导致生产效率低、成本高。本实施例装配流程中，在耦合前增加光路检测工序，检测是否4个TO的耦合效率都能满足客户要求，如果某一或某些光路有问题，则及时排查、调整，确保光路系统没问题再进入耦合工序，可以提升装配效率，也提高产品良率。而且，通过提前对光路进行检测，不仅可以检测出光路角度偏斜导致的产品性能不高，而且还可以检测出插损等原因导致的产品性能不高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，包括：

光源，用于提供至少两种不同波长的光信号；

光开关，用于进行光路切换，一次只允许一种波长的光信号进入待测产品；

至少两个光探测模块，光探测模块用于探测进入待测产品的光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品的光路是否存在异常；

至少两个调节台，一个调节台对应一个光探测模块，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配；

其中，光信号的数量、光探测模块的数量、调节台的数量大于等于所述多端口复合光路器件中端口的数量。

2.根据权利要求1所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，还包括底座，用于固定待测产品。

3.根据权利要求1所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，光探测模块包括聚焦透镜、光探测芯片以及转化系统，进入待测产品的光信号经过聚焦透镜后被光探测芯片接收，光探测芯片将光信号转换为电信号并输入至转化系统，转化系统根据接收的电信号计算出接收光功率，并将计算出的接收光功率与该光信号的输入光功率进行比较，根据比较结果判断待测产品光路是否异常。

4.根据权利要求1所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，所述光探测模块的数量为四个，所述光源包括四个激光器，一个激光器用于发出一种波长的光信号。

5.一种多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，包括：

光源，用于提供至少两种不同波长的光信号；

波长复用器，用于将所述至少两种不同波长的光信号合并为一束光信号进入待测产品；

至少两个光探测模块，光探测模块用于探测进入待测产品的光信号，并根据探测到的光信号判断待测产品的光路是否存在异常；

至少两个调节台，一个调节台对应一个光探测模块，调节台用于调整光探测模块的位置，使光探测模块位置与待测产品的光路匹配；

其中，光信号的数量、光探测模块的数量、调节台的数量大于等于所述多端口复合光路器件中端口的数量。

6.根据权利要求5所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，还包括底座，用于固定待测产品。

7.根据权利要求5所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，光探测模块包括聚焦透镜、光探测芯片以及转化系统，进入待测产品的光信号经过聚焦透镜后被光探测芯片接收，光探测芯片将光信号转换为电信号并输入至转化系统，转化系统根据接收的电信号计算出接收光功率，并将计算出的接收光功率与该光信号的输入光功率进行比较，根据比较结果判断待测产品光路是否异常。

8.根据权利要求5所述的多端口复合光路器件的光路检测装置，其特征在于，所述光探测模块的数量为四个，所述光源包括四个激光器，一个激光器用于发出一种波长的光信号。

9.一种多端口复合光路器件的装配方法，所述多端口复合光路器件包括多个端口组件和光路系统，其特征在于，依次包括以下步骤：

S1，机械手预组装所述光路系统；

S2，利用权利要求1-4任一项或5-8任一项所述的光路检测装置检测光路系统中光路是否存在异常，如果存在则执行步骤S3，如果不存在则执行步骤S4；

S3，机械手修正存在异常的光路，并返回步骤S2；

S4，将端口组件与光路系统进行耦合。

10.根据权利要求9所述的多端口复合光路器件的装配方法，其特征在于，所述步骤S3中，机械手修正存在异常的光路的操作包括：机械手调整装配位置，和/或更换光路中的物料。

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