CN1245648C - 一种用于光波导器件和光纤阵列自动对准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，包括粗对准、精对准、各个通道能量的均衡，其精对准采用混合型自动对准算法，包括先用设置较大扫描范围和较大步长，用数值绘图式对准算法初步寻找K通道的能量相对最大值的位置，然后设置较小扫描范围和步长，用主动反馈式对准算法进一步找到的K通道的能量最大值(可能是能量的次最大峰值)位置，再设置较小扫描范围和步长用数值绘图式对准算法找到的K通道的最后能量绝对最大值的位置，再用旋转法找到J通道的能量最大值的快速对准方法。对准过程采用角度补偿扫描技术防止阵列光纤和波导器件碰撞，对准后计算机判断两个通道的能量值之差是否最小或为设定值来调整各个通道能量的均衡。

Description

一种用于光波导器件和光纤阵列自动对准的方法

技术领域

本发明涉及一种用于光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，用于光波导器件的耦合封装中，将波导器件上的各导光通道(即波导)和光纤阵列中的光纤一一对准的方法。

背景技术

平面光波导器件正在快速进入光通信市场，但其难度较大的封装工作成为限制其发展的瓶颈。平面光波导器件的封装涉及光纤阵列和波导器件的六维精密对准，难度较大，目前国内外的器件厂商一般都采取手工耦合封装的做法。手工耦合波导器件有速度慢，对准的精度差，重复性差，人为因素多，不能规模化生产等缺点，使平面光波导器件在市场上缺乏竞争力。因此，平面光波导器件自动化耦合封装系统是非常有市场前景的，它会使封装出的波导产品具有更好的重复性，更高的质量和大的产量，使光波导器件在市场上更加具有竞争力。

具体来讲，光波导器件的耦合封装是指将波导器件上的各导光通路(也即波导)和光纤阵列中的光纤一一对准，然后再用环氧胶将其粘接在一起的技术，其中波导器件和光纤阵列的精确对准是该项技术的关键。

图1、2和图3是一般波导器件的示意图，图4、5和图6是光纤阵列的示意图。从图中可以看出，波导器件(输出端)中的波导在同一个平面上，且相互间距为D微米，波导本身的尺寸一般只有几个微米，而光纤阵列输出端的各光纤也在同一平面内，相互间距也为D微米，光纤纤芯的尺寸为8～9微米，因此，要想让波导器件输出端的各个波导和光纤阵列输出端的各光纤一一平行对准，对准误差必须非常的小，因此难度是很大的，所需时间也很长。专利申请99801271对准光纤阵列的方法给出了最新技术，但无论是对准精度和扫描过程均存在一些技术问题。特别是高速准确对准仍然是一个重大课题。

发明内容

本发明的目的是结合利用各种方法特点，研制一种对准速度快、误差小、各个通道能量均衡的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法。

本发明的自动对准方法包括粗对准、精对准、各个通道能量的均衡，用带有图象采集卡和数据采集卡的工控机，两个电动六维微调架及微调架的电动控制模块，电荷耦合器件CCD及其适配镜头，左边的六维微调架2-1上端固定有用作输入端的光纤阵列1-1，右边的六维微调架2-2上端固定有用作输出端的光纤阵列1-2，光纤阵列1-1、1-2的输出光纤都正对着波导器件，光纤阵列1-1的光纤输入端与宽光源相连，光纤阵列1-2的光纤输入端与功率计的各个通道相连，在整个耦合封装过程中波导器件的位置保持不变，计算机根据功率计探测的功率，判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，来控制微调架2-2沿X和Y方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止，使输入端的输出光纤对准波导器件的输入波导，输出端的输出光纤对准波导器件的输出波导，实现器件耦合对准，精对准采用混合型自动对准算法，包括先用设置较大扫描范围和步长绘出X、Y方向的三维能量分布图，然后设置较小扫描范围和较小步长，比较每一步能量变化，用主动反馈方式对准算法进一步找到K通道的能量最大值位置，再设置较小扫描范围和较小步长，用三维能量绘图式对准算法找到的K通道的最后能量绝对最大值位置，然后用沿Z轴旋转法找到J通道的能量最大值，J代表N个通道的中的任意一个，K代表J以外的任意一个通道，N代表总通道数，X、Y、Z代表直角坐标系，其中X与光纤垂直，与光纤阵列表面平行；Y与光纤阵列表面垂直；Z与光纤平行。

所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，精对准过程具体步骤包括：A.首先设定一个适当的扫描范围60～200微米，计算机指挥微调架沿X，Y方向按步移动，步长设定为3～5微米，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量相对最大值P_K的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_K1的位置；B.在A的基础上，设定扫描范围20～60微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机控制光纤阵列沿Z轴移动到很靠近波导器件的位置，然后光纤阵列沿X和Y方向扫描，光纤阵列从起始点开始按步长移动，每移动一步，计算机就读取功率计上的波导器件第K通道的能量值，并比较该值P_now和上一步移动完成后的能量值P_last，如果P_now大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动；同样继续采集并比较P_now1和P_last1的值，如果P_now1大于P_last1，则光纤阵列继续按原来方向移动；否则运动方向顺时针旋转90度继续移动，如果P_now1大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动，直到找到能量最大值的位置为止，这就是主动反馈方式对准算法；C.在B的基础上，设定扫描范围5～10微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机指挥微调架同时沿X，Y方向按步移动，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P_K，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量最大值的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_Kmax的位置，D.完成A、B、C后，计算机控制微调架2-2开始沿Z轴转动，使波导器件的输出波导第J个通道和光纤阵列的输出光纤第J个通道对准，这样功率计上的第J个通道读数值为P_J，计算机通过采集功率计上的功率值P_J并将其作为反馈信息来指挥微调架2-2转动，直到找到P_J为最大值的位置，因为转动轴不一定在光纤阵列的中心，所以微调架2-2转动时，光纤阵列的第K通道可能会偏离最佳位置，使P_K值变小，因此微调架2-2转动时也需要同时沿X和Y方向移动，继续保持光纤阵列第K通道的最佳位置。

所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其精对准过程采用了角度补偿，当阵列光纤在设定范围内按设定步长沿X和Y方向进行扫描时，每当Y值增加ΔY时，阵列光纤就沿背离波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ，其中θ为波导器件左、右端面的倾斜角，当Y值减小ΔY时，阵列光纤就沿靠近波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ。

所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其波导器件端面和光纤阵列端面平行的实现方法是计算机控制电荷耦合器件CCD1和CCD2移动到波导器件的输入端，通过计算机的显示器可观察到光纤阵列1-1和波导器件输入端的上表面和侧面，通过图象处理的办法判断光纤阵列1-1的端面和波导器件输入端的端面之间的夹角，与设定值比较，调节光纤阵列1-1，使其端面和波导器件的输入端面平行，对波导器件的输出端采用同样的方法。

所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其波导输入端的粗对准是通过电荷耦合器件CCD1观察波导输入端和光纤阵列1-1的上表面放大了的图象，通过CCD2观察波导输入端和光纤阵列1-1的侧面放大了的图象，利用这些图象信息读出坐标值与设定值比较，计算机控制微调架2-1运动来实现波导器件的输入端和光纤阵列1-1的粗对准，再将光纤阵列1-2移开，通过CCD3利用计算机的显示器来观察透过波导器件的光斑，当光斑变为最亮时，就认为波导输入端的粗对准完成。

波导输出端的粗对准是在波导输入端的粗对准完成后，通过电荷耦合器件CCD1观察波导输出端和光纤阵列1-2的上表面放大了的图象，通过CCD2观察波导输出端和光纤阵列1-2的侧面放大了的图象，利用这些图象信息读出坐标值与设定值比较，计算机控制微调架2-2运动来实现波导器件的输出端和光纤阵列1-2的对准，当功率计上显示该通道有部分光能量时，就认为波导输出端的粗对准完成。

所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，在精对准后调整各个通道能量的均衡，计算机控制微调架2-2沿X和Y方向扫描，与此同时，计算机判断第K通道的能量值和另一指定J通道的能量值之差或判断所有通道中的最大能量值和最小值之差是否最小或为设定值，如果是，就结束微调架2的扫描运动，否则继续扫描，直到满足上述条件为止。

其中J与K是的距离越远越好，一般J是前N/2个通道中的任意一个指定通道，K是后N/2个通道中的任意一个指定通道。

所述的光纤阵列运动时的轨迹函数表达式为：

$y_n={(-1)}^{n-1}a\&CenterDot;\mathrm{In}\left(\frac{n+1}{2}\right)$ 其中 $-\mathrm{In}\left(\frac{n+1}{2}\right)a<x<\mathrm{In}\left(\frac{n}{2}\right)a,$ n的取值从1到N，

$N=\frac{L}{a},$ 这里L为扫描范围，a为扫描步长，

或表达式为：

y＝y₀+kx    其中mT＜x＜(m+1)T， $k=\frac{-2y_0}{T},$ ,y₀和T为设定常数。

或函数表达式可写为极坐标：

r＝r₀+kθ  其中r₀和k为常数。

混合型自动对准算法将用数值绘图式对准算法(Map)初步找到的K通道的相对能量最大值位置，然后用主动反馈式扫描对准算法(Act)进一步找到的K通道的能量最大值(可能是能量的次最大峰值)位置，再用数值绘图式对准算法(Map)找到K通道的最后能量绝对最大值位置，再用旋转法(Rotary)找到的J通道的能量最大值。它克服了Act、Map和Rotary的各自缺点，实践证明，它是一种非常实用的快速对准算法。

附图说明

图1光波导器件的俯视图；图2是图1所示波导器件输出端的截面图；图3光波导器件的侧面图；图4光纤阵列的俯视图；图5是图4所示光纤阵列输出端的截面图；图6光纤阵列的侧面图；图7波导器件和光纤阵列自动对准系统示意图；图8精对准算法软件程序流程图；图9角度补偿扫描技术(CompAnglePattern)算法软件流程图；图10数值绘图式对准算法(Map)算法软件流程图；图11主动反馈式扫描对准算法(Act)算法软件流程图；图12转动对准算法(Rotary)软件流程图；图13通道能量均衡技术(Balance)软件流程图；图14是粗对准算法软件程序流程图。

具体实施方式

图7给出了波导器件和光纤阵列自动对准的系统示意图，用带有图象采集卡和数据采集卡的工控机，两个电动六维微调架及微调架的电动控制模块，3个电荷耦合器件CCD及其适配镜头，左边的六维微调架2-1上端固定有用作输入端的光纤阵列1-1，右边的六维微调架2-2上端固定有用作输出端的光纤阵列1-2，光纤阵列1-1、1-2的输出光纤都正对着波导器件，光纤阵列1-1的光纤输入端与宽带光源相连，光纤阵列1-2的光纤输入端与功率计的各个通道相连，在整个耦合封装过程中波导器件的位置保持不变，计算机根据功率计探测的功率，判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，来控制微调架2-2沿X和Y方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止，使输入端的输出光纤对准波导器件的输入波导，输出端的输出光纤对准波导器件的输出波导，实现器件耦合对准。

下面以M×N通道波导器件为例来说明波导器件与光纤阵列的自动对准(M和N为任意整数)。一般而言，输入光纤阵列和波导器件的对准比较容易，虽然波导器件的输入端为M个通道波导，但只需要输入光纤阵列中的一根光纤和波导器件输入端的某一个波导对准即可。如果波导器件的输入端需要M个通道全部对准，那么只需要将输入光纤阵列沿图7中坐标系所示的Z轴适当旋转即可。当M×N通道对准时首先是水平调整和粗对准，图14是粗对准算法软件程序流程图。然后精对准，图8是精对准算法软件程序流程图。精对准采取混合自动对准算法具体步骤如下：

(1)首先用数值绘图式对准算法(Map)对准，软件流程图如图10：根据经验先设定一个适当的扫描范围60～200微米，计算机指挥微调架沿X，Y方向按步移动，步长设定为3～5微米，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P；当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量最大值P_K的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，这种对准算法叫做数值绘图式对准算法(Numerical map approach，用Map来表示)。由于步长较大，所用时间T1就很少，且这次找到的所谓能量最大值位置并不是真正的能量最大值位置，但已经有相当能量的光耦合进入了K通道。如果步长取很小的值，那么可以找到真正的能量最大值位置，但耗时很大，速度很慢。

(2)然后用主动反馈式扫描对准算法(Act)精对准，软件流程图如图11：A.首先设定一个适当的扫描范围60～200微米，计算机指挥微调架沿X，Y方向按步移动，步长设定为3～5微米，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量相对最大值P_K的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_Kmax的位置；

B.在A的基础上，设定扫描范围20～60微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机控制光纤阵列沿Z轴移动到很靠近波导器件的位置，然后光纤阵列沿X和Y方向扫描，光纤阵列从起始点开始按步长移动，每移动一步，计算机就读取功率计上的波导器件第K通道的能量值，并比较该值P_now和上一步移动完成后的能量值P_last，如果P_now大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动；同样继续采集并比较P_now1和P_last1的值，如果P_now1大于P_last1，则光纤阵列继续按原来方向移动；否则运动方向顺时针旋转90度继续移动，如果P_now1大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动，直到找到能量最大值的位置为止，这就是主动反馈方式对准算法；

C.在B的基础上，设定扫描范围5～10微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机指挥微调架同时沿X，Y方向按步移动，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P_K，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量最大值的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_Kmax的位置，D.完成A、B、C后，计算机控制微调架2-2开始沿Z轴转动，使波导器件的输出波导第J个通道和光纤阵列的输出光纤第J个通道对准，这样功率计上的第J个通道读数值为P_J，计算机通过采集功率计上的功率值P_J并将其作为反馈信息来指挥微调架2-2转动，直到找到P_J为最大值的位置，因为转动轴不一定在光纤阵列的中心，所以微调架2-2转动时，光纤阵列的第K通道可能会偏离最佳位置，使P_K值变小，因此微调架2-2转动时也需要同时沿X和Y方向移动，继续保持光纤阵列第K通道的最佳位置。

其中：J代表N个通道的中的任意一个，K代表J以外的任意一个通道，N代表总通道数，X、Y、Z代表直角坐标系，其中X与光纤垂直，与光纤阵列表面平行；Y与光纤阵列表面垂直；Z与光纤平行。

(3)再用数值绘图式对准算法(Map)对准，按经验设定扫描范围5～10微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机指挥微调架同时沿X，Y方向按步移动，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P；当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量最大值的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置。由于移动步长S2_small很小，所以这次所找到的能量最大值是真正的能量最大值，以消除步骤(2)可能带来的误判。由于扫描范围很小，所以耗时T3很小，这样找到K通道能量最大值所用的时间T＝T1+T2+T3很小，速度很快。对(1)而言P0＝P(K)1，对(3)而言P0＝P_max ^global(K)。

需要说明的是，在微调架带动光纤阵列沿X和Y方向移动时，从图7中可看出，阵列光纤可能和波导器件碰撞到一起(由于波导器件和光纤阵列的端面存在倾斜角且二者距离很小的缘故)。为了防止这种情况发生，当阵列光纤在设定范围内按设定步长沿X和Y方向进行扫描时，每当Y值增加ΔY时，阵列光纤就沿背离波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ，其中θ为波导器件左(右)端面的倾斜角，当Y值减小ΔY时，阵列光纤就沿靠近波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ，这样光纤阵列和波导器件就不会碰撞到一起了，这种做法称做角度补偿扫描技术(CompAnglePattern)，图9给出了角度补偿扫描技术(CompAnglePattern)算法软件流程图，在上述的步骤(1)、(2)和(3)中都采用了角度补偿扫描技术。

(4)图12给出了转动对准算法(Rotary)算法软件示意图：步骤(3)完成后，计算机控制微调架2-2开始沿Z方向转动，使波导器件的输出波导J和光纤阵列的输出光纤J对准，这样功率计上的第J个通道读数值为P_J，计算机通过采集功率计上的功率值P_J并将其做为反馈信息来指挥微调架2-2转动，直到找到P_J为最大值的位置，这种对准算法叫做转动对准算法(用Rotary来表示)。因为转动轴不一定在光纤阵列的中心，所以微调架2-2转动时，光纤阵列的第K通道可能会偏离最佳位置，使P_K值变小，因此微调架2-2转动时也需要同时沿X和Y方向移动，继续采用Act对准方法以保持光纤阵列第K通道的最佳位置。最后，当P_K和P_J同时保持最大值时，就认为对准完成了，这种对准算法叫做单通道位置保持算法。

(5)图13给出了通道能量均衡技术(Balance)软件流程图：步骤(4)完成后，计算机控制微调架2-2沿X和Y方向扫描，与此同时，计算机判断第K通道的能量值和另一指定通道的能量值之差是否最小或为设定值；或判断所有通道中的最大能量值和最小值之差是否为最小或设定值，如果是，就结束微调架2-2的扫描运动，否则继续扫描，直到满足上述条件为止，这个过程叫做各个通道能量的均衡。至此，自动对准过程结束。然后由电动滴胶器滴胶、UV固化灯固化。

混合型自动对准算法用∑(Act，Map，Rotary，Balance)来表示，它克服了Act、Map和Rotary的各自缺点，实践证明其为一种非常实用的快速对准算法，可简单表示为：

∑(Act，Map，Rotary，Balance)＝{Map1(step1，range1，CompAnglePattern，p(K)1)

Act(step2，range2，CompAnglePattern，p(K)_max ^local)

Map2(step3，range3，CompAnglePattern，p(K)_max ^global)

Rotary[step4，range4，CompAnglePattern，p(J)_max，Act(step5，range5，p(K)_max ^global)]

Balance(p(1)，p(2)......p(K)......p(N)，CompAnglePattern，Δp)}

其中p(K)_max ^local和p(K)_max ^global分别为第K通道局部和绝对最大能量，step和range分别为移动步长和范围，p(J)和p(N)是指J和N通道的能量，Δp为通道能量均匀度，CompAnglePattern是指采用了角度补偿的扫描算法。

混合型自动对准算法的表达式可简单解释如下：公式中的Map1，Act，Map2，Rotary和Balance分别指上述步骤中的(1)，(2)，(3)，(4)和(5)；其中的参数p(K)1是指步骤(1)中Map1算法所找到的K通道的能量最大值，p(K)_max ^local是指步骤(2)中Act算法所找到的K通道的能量最大值，p(K)_max ^global是指步骤(3)中Map2算法所找到的K通道的能量最大值，p(K)_max ^global大于或等于p(K)_max ^local，p(J)_max是指步骤(4)中Rotary算法所找到的J通道的能量最大值，在Rotary中加入了Act(step5，range5，p(K)_max ^global)，即为单通道位置保持算法的体现，Δp即为步骤(5)通道能量均衡技术Balance所实现的各通道能量的均衡度，结果整个∑(Act，Map，Rotary，Balance)算法有很高的效率和实用性。图8给出了混合自动对准算法的软件流程图，其中的CompAnglePattern算法，Map算法、Act算法、Rotary算法和Balance算法的软件流程图分别如图9、10、11、12和13所示。

附：精对准算法软件程序流程图(图8)调用子函数计算机程序(部分)：

　　unit CompoundAutoAlignmentAlgorithm；

　　interface

　　uses

　　   Windows，Messages，SysUtils，Classes，Graphics，Controls，Forms，Dialogs；
        <!-- SIPO <DP n="8"> -->
        <dp n="d8"/>
　　type

　　  TForm1＝class(TForm)

　　  private

　　     {Private declarations}

　　  public

　　     {Public declarations}

　　  end；

　　var

　　  MainWindows               ：TForm1；

　　  P(k)，P(j)，Delta，Angle，X，Y，Z，step，range，s：float；

　　implementation

　　{$R*.DFM}

　　 function

　　 Map(X，Y，Z，P(K)，step，range)；

　　 Act(X，Y，Z，P(K)，step，range，s)；

　　 Rotary(X，Y，Z，P(K)，P(J)，Range，step，s，angle)。

Claims (10)

1.一种用于光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，包括粗对准、精对准、各个通道能量的均衡，带有图象采集卡和数据采集卡的工控机，两个电动六维微调架及微调架的电动控制模块，第一电荷耦合器件(CCD1)、第二电荷耦合器件(CCD2)、第三电荷耦合器件(CCD3)及其适配镜头，左边的第一电动六维微调架(2-1)上端固定有用作输入端的第一光纤阵列(1-1)，右边的第二电动六维微调架(2-2)上端固定有用作输出端的第二光纤阵列(1-2)，光纤阵列(1-1)、(1-2)的输出光纤都正对着中间的波导器件，第一光纤阵列(1-1)的光纤输入端与宽光源相连，第二光纤阵列(1-2)的光纤输入端与功率计的各个通道相连，在整个耦合封装过程中波导器件的位置保持不变，计算机根据功率计探测的功率，判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，来控制第二六维电动微调架(2-2)沿X和Y方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止，使第一光纤阵列(1-1)的输出光纤对准波导器件的输入波导，第二光纤阵列(1-2)的输出光纤对准波导器件的输出波导，实现器件耦合对准，其特征是精对准采用混合型自动对准算法，包括先用设置较大扫描范围和步长绘出X、Y方向的三维能量分布图，然后设置较小扫描范围和较小步长，比较每一步能量变化，再用主动反馈方式对准算法进一步找到K通道的能量最大值位置，再设置较小扫描范围和较小步长，用三维能量绘图式对准算法找到的K通道的最后能量绝对最大值位置，然后用沿Z轴旋转法找到J通道的能量最大值；J代表N个通道的中的任意一个，K代表J以外的任意一个通道，N代表总通道数，X、Y、Z代表直角坐标系，其中X与光纤垂直，与光纤阵列表面平行；Y与光纤阵列表面垂直；Z与光纤平行。

2.根据权利要求1所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是精对准过程具体步骤包括：A.首先设定一个适当的扫描范围60～200微米，计算机指挥微调架沿X，Y方向按步移动，步长设定为3～5微米，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量相对最大值P_K的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_Kmax的位置；B.在A的基础上，设定扫描范围20～60微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机控制光纤阵列沿Z轴移动到很靠近波导器件的位置，然后光纤阵列沿X和Y方向扫描，光纤阵列从起始点开始按步长移动，每移动一步，计算机就读取功率计上的波导器件第K通道的能量值，并比较该值P_now和上一步移动完成后的能量值P_last，如果P_now大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动；同样继续采集并比较P_now1和P_last1的值，如果P_now1大于P_last1，则光纤阵列继续按原来方向移动；否则运动方向顺时针旋转90度继续移动，如果P_now1大于P_last，则光纤阵列继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动，直到找到能量最大值的位置为止，这就是主动反馈方式对准算法；C.在B的基础上，设定扫描范围5～10微米，移动步长0.1～0.5微米，计算机指挥微调架同时沿X，Y方向按步移动，每移动一步，计算机就采集功率计上的功率值P_K，当扫描完成后，计算机就会将记录下的功率值沿X和Y方向绘出三维能量分布图，然后找出K通道能量最大值的位置，并指挥微调架带动光纤阵列移动到该位置，再以此位置为中心重复上述过程，直到找出K通道能量绝对最大值P_Kmax的位置，D.完成A、B、C后，计算机控制第二电动六维微调架(2-2)开始沿Z轴转动，使波导器件的输出波导第J个通道和光纤阵列的输出光纤第J个通道对准，这样功率计上的第J个通道读数值为P_J，计算机通过采集功率计上的功率值P_J并将其作为反馈信息来指挥第二电动六维微调架(2-2)转动，直到找到P_J为最大值的位置，第二电动六维微调架(2-2)转动时，同时沿X和Y方向移动，继续保持光纤阵列第K通道的最佳位置。

3.根据权利要求1或2所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是精对准过程当阵列光纤在设定范围内按设定步长沿X和Y方向进行扫描时，每当Y值增加ΔY时，阵列光纤就沿背离波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ，其中θ为波导器件左、右端面的倾斜角，当Y值减小ΔY时，阵列光纤就沿靠近波导器件的方向沿Z轴移动ΔZ＝ΔY·ctgθ。

4.根据权利要求1所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是波导器件端面和光纤阵列端面平行的实现方法是计算机控制第一电荷耦合器件(CCD1)和第二电荷耦合器件(CCD2)移动到波导器件的输入端，通过计算机的显示器可观察到第一光纤阵列(1-1)和波导器件输入端的上表面和侧面，通过图象处理的办法判断第一光纤阵列(1-1)的端面和波导器件输入端的端面之间的夹角，与设定值比较，调节第一光纤阵列(1-1)，使其端面和波导器件的输入端面平行，对波导器件的输出端采用同样的方法。

5.根据权利要求1所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是波导输入端的粗对准是通过第一电荷耦合器件(CCD1)观察波导输入端和第一光纤阵列(1-1)的上表面放大了的图象，通过第二电荷耦合器件(CCD2)观察波导输入端和第一光纤阵列(1-1)的侧面放大了的图象，利用这些图象信息读出坐标值与设定值比较，计算机控制第一六维电动微调架(2-1)运动来实现波导器件的输入端和第一光纤阵列(1-1)的粗对准，再将第二光纤阵列(1-2)移开，通过第三电荷耦合器件(CCD3)利用计算机的显示器来观察透过波导器件的光斑，当光斑变为最亮时，就认为波导输入端的粗对准完成。

6.根据权利要求1或2所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是波导输出端的粗对准是在波导输入端的粗对准完成后，通过第一电荷耦合器件(CCD1)观察波导输出端和第二光纤阵列(1-2)的上表面放大了的图象，通过(CCD2)观察波导输出端和第二光纤阵列(1-2)的侧面放大了的图象，利用这些图象信息读出坐标值与设定值比较，计算机控制第二电动六维微调架(2-2)运动来实现波导器件的输出端和第二光纤阵列(1-2)的对准，当功率计上显示该通道有部分光能量时，就认为波导输出端的粗对准完成。

7.根据权利要求1或2所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是精对准后调整各个通道能量的均衡，计算机控制第二电动六维微调架(2-2)沿X和Y方向扫描，与此同时，计算机判断两个通道的能量值之差是否最小或为设定值，如果是，就结束第二电动六维微调架(2-2)的扫描运动，否则继续扫描，直到满足上述条件为止。

8.根据权利要求7所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是调整各个通道能量的均衡，计算机采集第K通道的能量值和另一指定第J通道的能量值之差是否最小或为设定值。

9.根据权利要求7所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是调整各个通道能量的均衡，计算机采集所有通道的能量，判断其中的最大能量值和最小值之差是否最小或为设定值。

10.根据权利要求1或2所述的光波导器件和光纤阵列自动对准的方法，其特征是：J是前N/2个通道中的任意一个指定通道，K是后N/2个通道中的任意一个指定通道。

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