CN1274427A - 对准光波导阵列的方法和设备 - Google Patents

对准光波导阵列的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN1274427A
CN1274427A CN99801271A CN99801271A CN1274427A CN 1274427 A CN1274427 A CN 1274427A CN 99801271 A CN99801271 A CN 99801271A CN 99801271 A CN99801271 A CN 99801271A CN 1274427 A CN1274427 A CN 1274427A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
termination
fiber array
fiber
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN99801271A
Other languages
English (en)
Inventor
M·G·布龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN1274427A publication Critical patent/CN1274427A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
    • G02B6/4227—Active alignment methods, e.g. procedures and algorithms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

一种用于在集成光波导线路元件(20)和光纤阵列(22)波导之间提供改进的耦合的方法和设备。一面检测从阵列(24)的所有的光纤输出的总光功率,一面对线路元件(20)和光纤阵列(22)进行调节,使之相互对准。使用积分球(44)把所有光纤各自的光功率输出相加,并且采用自动对准系统(52)调节元件(20)和光纤阵列(22)的有关位置,从而使得由光纤输出而进入积分球(44)的总光功率达到最大值。

Description

对准光波导阵列的方法和设备
发明领域
本发明涉及对准光波导阵列的方法。这种方法包括监视从第一阵列的光波导耦合入第二阵列的光波导的总的光功率。本发明特别适合于集成光波导线路元件与夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列进行对准、耦合和连接。
发明背景
集成光波导线路器件(诸如平面波导、光波光学线路以及在平面玻璃和半导体衬底上的光学器件)在多波长传输系统和光通信系统中变得日益重要。
为进行工作，光学器件中的导光波导区域必须与光纤或另一个光学器件中的导光波导区域互连或引出(pigtail)。互连要求低损耗(一般每个接头低于0.2dB)、抵御热和潮湿的环境可靠性以及成本效能。得到低损耗的接头需要导光波导区域的极高精度的对准。
使平面光学器件中的波导区域与光纤中的导光区域对准的一种方法是有源对准，其中，把波导区域对接在一起，用光学监视工具监视对接，然后把对接的波导区域固定在一起。
另一种方法是无源对准，它包括用机械装置对准波导区域。例如，通过使用一对MT型连接器装置可以将一个平面光学器件与一个光纤的阵列或另一个平面光学器件对准，所述连接器装置是由在支承平面波导的硅晶片上形成的V形槽以及在其周围的塑料模制的MT型连接器插头制成，V形槽精确地位于晶片中，并且V形槽支承引导插针。放置引导插针，使其被相对设置的容纳光纤阵列的MT型连接器插头上的引导孔容纳。两个插头端的连接使平面波导无源对准光纤阵列。这些现有技术的方法不能提供一种经济的方法，以优化的光耦合来精确对准光波导阵列。
发明概要
因此，本发明的目的在于提供一种使光波导的第一阵列与相应的光波导的第二阵列对准和连接方法，以及一种耦合这些波导阵列的设备，它们能实际上免除由于有关技术的限制和缺点带来的一个或多个问题。
将在下面的描述中提出本发明的附加的特征和优点，从描述将使它们的一部分变得明显，或可从本发明的实践中加以认识。将从说明书、权利要求书和附图中特别指出的设备、过程和组成理解和得到本发明的目的和其他优点。
为了得到这些和其他的优点，并且按照本发明的目的，如实施和广泛描述的，本发明包括将集成光波导线路元件与光纤阵列连接的方法，所述方法包括下述步骤：提供集成光波导线路元件，它具有N个波导端口的阵列；提供光纤阵列，它具有N条光纤的阵列；把光纤阵列放置在线路元件附近，从而从波导端口发出的光子耦合入光纤阵列的有关各个相应的光纤耦合端。本方法还包括放置光纤阵列的N条光纤的光纤远端接端，使之靠近光功率收集和会聚部件，该部件收集从远端接端出射的光子，并且将光子会聚在光功率检测器上；以及检测会聚在光功率检测器上的代表光子的总光功率的值，这些光子是从波导端口发出，耦合入有关各个相应的光纤耦合端，并且从光纤远端接端射出。此方法还包括调节光纤阵列对于线路元件的有关位置，从而使代表光子的总光功率的检测得的值最大化，并且当代表总光功率的检测得的值在最大值时固定光纤阵列对线路元件的位置。
在另一方面，本发明包括用于耦合集成光波导线路元件与多光纤光纤阵列的设备，以在线路元件与光纤阵列的耦合端之间提供优化的光功率耦合，该光纤阵列与远离耦合端的端接端端接。设备包括用于控制和调节光纤阵列的耦合端对于线路元件耦合端的相对位置的自对准系统以及放置得靠近自对准系统的积分球。积分球包括至少一个输入端口和一个光功率检测器，该光功率检测器连接至自对准系统的输入端，其中，把光纤阵列的端接端输入积分球的输入端口，从而从线路元件发出而被自对准系统接收的光在光纤耦合端耦合入光纤阵列，并且从光纤阵列端接端处射出，进入积分球，从光纤阵列端接端发出的总光功率由光功率检测器检测，光功率检测器把检测的总光功率输入至自对准系统的输入端，而自对准系统反复调节光纤阵列的耦合端对于线路元件的耦合端的有关位置，以得到由光功率检测器检测的最大的总光功率。
在又一方面，本发明包括把夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列的多个第一光纤端与集成光波导线路元件的多个光波导连接端口对准的方法。该方法包括把第一光纤端与光波导连接端口对接，并且把能源连至集成光波导线路，从而光从连接端口发出而进入与光波导连接端口对接的第一光纤端。光纤阵列包括多条光纤，它们与远离第一端的多个远侧的第二端接端端接。所述方法还包括把远侧的第二端接端插入积分球，从而把从多个远侧第二端接端发出的光加以集中并作空间积分，再检测从插入积分球的多个远侧第二端接端发出的被集中和作空间积分的光的总光功率。所述方法还包括调节多个光波导连接端口对于与光波导连接端口对接的第一光纤端的相对的物理关系，以使从插入积分球的多个远侧第二端接端发出的被集中并作空间积分的光的检测到的总光功率达到最大。
应该理解，上面的一般描述和下面的详细描述是说明性的和例示性的，因此打算如提出的权利要求那样提供本发明的进一步的说明。
包括附图以进一步理解本发明，这些附图被包括在说明书中，并且成为其一部分，用以说明本发明的实施例，并且与说明书一起，用于说明本发明的原理。
附图概述
图1是实施本发明的装置、方法和系统的图。
图2是图1所示的部件的端面图。
图3是图1所示的部件的端面图。
图4是图1所示的部件的端面图。
图5是实施本发明的装置和方法的透视图。
图6是通道1-8的误差(μm)曲线图。
图7是通道1-8的距离平方(μm2)的曲线图。
详细描述
本发明包括将光波导的第一阵列与光波导的第二阵列对准的方法，其中，把从第二阵列的所有光波导输出的总光功率最大化。
本发明包括把集成光波导线路元件与光纤阵列连接的方法，该方法包括提供具有N个光波导端口的阵列的集成光波导线路元件的步骤。
现在详细参看本发明的现有的较佳实施例，用附图来说明其例子。
本发明的一个实施例示于图1-4中。
如这里的实施并参看图1，把集成光波导线路元件20与光纤阵列22连接的方法包括提供如图2所示的具有N个波导端口26的阵列24的集成光波导线路元件20。较佳的是，波导端口26的阵列24基本上是直线的，其波导端口以规则和标准化的方式间隔和取向。
本方法还包括提供具有N条光纤30的光纤阵列22，如图3所示，光纤30的每条光纤具有耦合端32，该耦合端用于与线路元件20的各个相应的波导端口26光耦合，如图4所示，N条光纤30的每条光纤以各自的光纤终端34端接。较佳的是，光纤耦合端32基本上是直线阵列，其耦合端32以规则和标准化的方式隔开和取向，它与波导端口26的阵列24的隔开和取向相应并与之匹配，通过用光纤阵列夹持器36(诸如使用V形槽的光纤阵列夹持器)夹持光纤阵列22的耦合端区域能够做到这一点。较佳的是，光纤30是单模光纤。
本方法还包括将光纤阵列22设置在线路元件20附近，从而由线路元件20的波导端口26发出的光子耦合入光纤阵列22的各个相应的光纤耦合端32。
本方法还包括把光纤阵列22的光纤30的N个光纤终端34设置在光功率集合和会聚部件40的输入端38附近，该部件集合从N条光纤30的终端34出射的光子，并且将光子会聚在光功率检测器42上。较佳的是，光功率集合和会聚部件40是诸如积分球的光反射部件，它可将沿各个角度和方向从终端34出射的光子加以反射和进行光集合和会聚。较佳的是，积分球44对于1300纳米至1600纳米的波长范围具有至少98％的反射率。对积分球44进行光学设计，用于把从光纤阵列22的各条光纤30的各个终端34发出的各个光功率相加在一起而提供总光功率。较佳的是，把终端34插入积分球44的内部。
本方法还包括检测代表在光功率检测器42上会聚的光子的总光功率的值，这些光子从波导端口26发出，耦合入各个相应的光纤耦合端32，并从光纤30的终端34出射。
本发明还包括调节光纤阵列22与线路元件20的有关位置，从而使检测得的代表出射光子的总光功率的值最大化，然后把光纤阵列22对于线路元件20的这个位置加以固定。
较佳的是，光功率集合和会聚部件40是反射型光功率集合和会聚部件，最佳的是，光功率集合和会聚部件40是积分球44。
提供光纤阵列22包括提供夹持在光纤阵列夹持器36中的光纤阵列，其中，光纤30的耦合端32由光纤阵列夹持器36容纳，该夹持器设计得与波导端口阵列24的各个波导端口26的间隔、位置和取向匹配。光纤阵列夹持器36可以包括V形槽，这些V形槽是用诸如机械加工的方法而精密制成的，光纤30容纳在V形槽内。较佳的是，光纤阵列22由光纤阵列带(ribbon)48构成，其中，光纤阵列带48柔性地限制光纤30，而光纤终端34由带48容纳。较佳的是，如此分开和提供光纤阵列带48的终端，从而光纤终端34仍然是有包覆和未去掉外层的光纤端，诸如能够由光纤阵列带48的成批分开(mass cleaving)所提供的光纤终端。
较佳的是，固定光纤阵列22与线路元件20的位置的步骤包括把光纤阵列夹持器36与线路元件20粘合，从而使总光功率的检测得的值保持最大。环氧树脂、胶粘剂或其他粘合成分可以用于粘合。
如图1-4所示，N是光波导端口26或光纤30的数目，N以至少等于4为较佳，N以至少等于8为最佳。线路元件20可以包括如图1所示的1×8分离器/组合器，它具有8个光波导端口26。较好的是，线路元件20包括一块平面衬底(诸如硅土或硅衬底)，它为做成元件的集成光路的光波导提供支撑和平台。线路元件20可以由波分多路复用器/去复用器构成，例如，波分去多路复用器把由8个不同的波长通道构成的输入信号分离成8个不同的波长通道。
如图5所示，较佳的是，调节线路元件20与光纤阵列的有关位置的步骤包括用沿两个方向(诸如x和y)的平移和一个绕纵轴50(它与x-y平面垂直)的旋转来调节有关距离。较佳的是，使用电气控制的自动对准系统(诸如机—电自动对准系统)来调节光纤阵列22与线路元件20的有关位置。较佳的是，把代表总光功率的检测得的值输入自动对准系统52，而自动对准系统52根据检测得的代表输入至自动对准系统的总光功率，用至少两个平移和至少一个旋转来调节光纤阵列22与线路元件20的有关位置。
本发明还包括把集成光波导线路元件20与多条光纤的光纤阵列22相耦合的设备28，用于在线路元件20和光纤阵列22的耦合端54之间提供经优化的光功率耦合，其中，光纤阵列22以远离耦合端54的终端56端接。设备28包括自动对准系统52。自动对准系统52由用于容纳线路元件20的线路元件容纳平台58用于容纳光纤阵列22的耦合端54的光纤阵列耦合端容纳平台60构成。自动对准系统52包括位置控制器62，用于控制和调节由光纤阵列耦合端容纳平台容纳的光纤阵列耦合端54对于由线路元件容纳平台58容纳的线路元件20的有关位置。
设备28包括设置得靠近自动对准系统52的积分球44。积分球44具有至少一个输入端口38和光功率检测器42。光功率检测器42连至位置控制器62的输入端。
设备28适于容纳具有耦合端54和远离耦合端54的端接远端56的光纤阵列22，从而光纤阵列耦合端容纳平台60容纳耦合端54，而把端接端56输入积分球44的输入端口。设备28适于使从线路元件20(它由线路元件容纳平台58容纳)发出的光在光纤耦合端54处耦合入光纤阵列22，而耦合入光纤阵列的光从光纤阵列端接端56发出并进入积分球44。光功率检测器42检测从光纤端接端56发出的总光功率。光功率检测器42把检测到的总光功率输入位置控制器62的输入端。位置控制器62反复调节光纤阵列22的耦合端54对线路元件20的有关位置，以使光功率检测器42检测到的总光功率达到最大值。
较佳的是，积分球44具有这样的输入端口38，从而能够把由至少4条光纤构成的光纤阵列端接端56插入积分球44。最佳的是，输入端口具有这样的尺寸，从而可以把至少8个光纤端接端插入积分球44。
自动对准系统52把光纤阵列耦合端54与线路元件20对接，并且至少沿x和y方向平移光纤阵列耦合端54以及绕一条轴旋转光纤阵列耦合端54，如图5所示。较佳的是，线路元件20的取向和位置是固定的，而使光纤阵列耦合端54相对于线路元件20及其波导端口26移动。此外，设备28包括光源64，它对线路元件20提供光源。
本发明还包括把夹持在光纤阵列夹持器36中的光纤阵列22的多个第一光纤端32与集成光波导线路元件20的多个光波导连接端口26对准的方法。本方法包括把夹持在光纤阵列夹持器36中的光纤阵列22的多个第一光纤端32与集成光波导线路元件20的多个光波导连接端口26对接的方法。
本方法包括把光能源64连至集成光波导线路20的步骤，从而光从光波导连接端口26发出，进入与连接端口26对接的第一光纤端32。
光纤阵列22包括多条光纤30，它们与远离第一端32的端接第二远端34端接。本方法包括把多个端接第二远端34插入积分球44，从而集合由端接第二远端34发出的光，并对其进行空间积分。本方法还包括检测从插入积分球44的端接第二远端34发出的经集合和空间积分的光的总光功率。本方法包括调节光波导连接端口26对与之对接的第一光纤端口32的相对的物理关系，以使检测到的从插入积分球44的端接第二远端34发出并经集合和空间积分的光的总光功率达到最大。
集成光波导线路元件20的多个光波导连接端口26包括至少由第一波导连接端口、第二波导连接端口、第三波导连接端口、第四波导连接端口、第五波导连接端口、第六波导连接端口、第七波导连接端口和第八波导连接端口组成的连接端口阵列。夹持在光纤阵列夹持器36中的光纤阵列22的第一光纤端口32包括有关的匹配阵列，该匹配阵列至少由第一匹配第一光纤端、第二匹配第一光纤端、第三匹配第一光纤端、第四匹配第一光纤端、第五匹配第一光纤端、第六匹配第一光纤端、第七匹配第一光纤端和第八匹配第一光纤端组成，它们分别对应于波导连接端口，并与之匹配。光纤阵列22至少由与第一端接第二远端端接的第一光纤、与第二端接第二远端端接的第二光纤、与第三端接第二远端端接的第三光纤、与第四端接第二远端端接的第四光纤、与第五端接第二远端端接的第五光纤、与第六端接第二远端端接的第六光纤、与第七端接第二远端端接的第七光纤和与第八端接第二远端端接的第八光纤组成。较佳的是，检测从插入积分球44的多个端接第二远端34发出的经集合和空间积分的光的总光功率包括检测从第一端接第二远端、第二端接第二远端、第三端接第二远端、第四端接第二远端、第五端接第二远端、第六端接第二远端、第七端接第二远端和第八端接第二远端发出的经集合和空间积分的总光功率。
本发明的有源对准方法和设备系统在对准精度方面有提高，并且可以计及光纤阵列和集成光波导线路元件的不确定性而无需对连接波导端口26和光纤耦合端32的各个间隔、位置、取向和其他特征加以限制。本发明在经济方面也是有利的，这是因为8个波导端口26的阵列能够与8条光纤的光纤阵列22对准，在小于30秒的时间内提供经优化的最大的光功率耦合。
在实践本发明中，把单模分离器/耦合器线路元件20与夹持在V形槽精密块光纤阵列夹持器36中的8条单模光纤的阵列22对准。使用自动对准系统52来调节和操纵波导端口阵列24对于光纤耦合端32的相对的物理位置。如图5所示，固定1×8分离器/耦合器线路元件20，而使光纤阵列22沿x和y方向平移，以及绕垂直于x-y平面的轴50旋转。这样一种自动对准系统52的一个例子是NewportAutoAlignTM System，该设备可从美国加利福尼亚州92606，Irvine，Deere大道1791号的Newport公司购得。把光纤阵列光纤带48的端接端34插入积分球44，诸如818-IS-1型积分球，它可从美国加利福尼亚州92606，Irvine，Deere大道1791号的Newport公司购得。通过批量分离光纤带48得到端接端34。不将端接端34的保护光纤包层和带包层剥去。由检测器42检测的代表总光功率的值输入控制自动对准系统52的自动对准优化的算法。
从电路元件20耦合并进入光纤阵列22的光功率反比于每个单独的波导端口26与其各自的匹配的和相应的光纤耦合端32的对准失误，并且取决于波导端口26和光纤耦合端32的光纤纤心的位置误差。这种位置误差常常出现，并且依赖于制造线路元件和光纤阵列过程中的过程噪声，各个产品之间的位置误差不相同。
图6示出耦合至1×8分离器/耦合器线路元件的波导端口的8根单模光纤纤心的误差数据。图6是夹持在光纤阵列夹持器36中的光纤耦合端32和线路元件20的波导端口26的位置的x-y误差[误差(μm)]对于通道的曲线图，其中，通道代表由线路元件20引导，并且从各自的8个波导端口26输出或向其输入的8个光功率通道，在此情形下是从8个波导端口26输出和输入8个光纤耦合端32。把8个波导端口26的光功率通道用1、2、3、4、5、6、7和8来表示。
为了寻找在线路元件20前的光纤阵列的最佳位置，本发明使用每个功率通道的总和，而不是使用各个功率通道(诸如阵列中的第一条光纤和最后一条光纤)的光功率。作如下的假设，即，此总和作为不对准误差的线性组合而改变，能够建立一个几何模型，以用对准精度来量化本发明方法的得益。
把每个通道的误差距离的平方之和作为最小化的判据： S = Σ i = 0 n - 1 d i 2 = Σ i = 0 n - 1 [ ( δ x i ) 2 + ( δ Y i ) 2 + ( μ x i ) 2 + ( μ Y i ) 2 ]
这里n是通道数。δi X(相应地，μi X)和δi Y(相应地，μi Y)是线路元件(相应地，光纤阵列)沿X和Y方向的第i个误差。
提供直线(D)
Figure A9980127100132
，而其相关的传递矩阵
在此新的基础上，能够解下述线性方程组，以求得直线D，它使S变为最小值。
Figure A9980127100134
并且S≥0
在图7中，误差距离平方(μm2)对通道的曲线图把本方法与只使用对阵列中的第一条和最后一条光纤(光纤1和光纤8)的各自单独的光功率监视进行的优化作比较。本发明方法的改进是显而易见的，并且表现出对准精度提高了大约17％。这样的提高是很有利的，并且对于连至光纤阵列的线路元件的环境试验(诸如在Bellcore GR 1209和1221要求中规定的有关热循环和湿热环境试验)的情况有直接的影响。如图7所示，在若干方面可以有某些折衷：某些通道较差，而其余通道较好；本方面着眼于光纤阵列的总光功率，而不是阵列中的光纤的单个的光功率。
下面的表I进一步提供了本发明的方法与只使用阵列中的第一和最后一条光纤光功率监视的耦合和对准优化的比较。
              表I
通道#    各自分别测得的功率(微瓦)
  1              11.31
  2              10.53
  3              11.19
  4              10.76
  5              12.33
  6              10.55
  7              13.87
  8              11.86
                总计92.4
在使用第一光功率检测器监视阵列中的第一条光纤和使用第二光功率检测器监视阵列中的最后一条光纤，使光纤阵列22与线路元件20对准并最佳耦合后，在一个时刻只测量表I中的通道1至8各自分别测得的光功率之一。总数92.4正好是8个各自分开测量的光功率的和数。
使用本发明的设备，通过把光纤端接端34插入积分球44，测得从线路元件20耦合到光纤阵列22的总光功率(为了线路元件和光纤阵列的连接，通过使用阵列的第一条光纤和最后一条光纤的优化而得到表I)为92.2微瓦。然后使用本发明的方法和设备来优化与表I相同的特殊线路元件20和光纤阵列22之间的对准。本发明的方法和设备优化对准，提供99.2微瓦的最大的总光功率。本发明的方法提供约7％的光功率的增益(比采用各自的光功率检测器监视阵列的第一条和最后一条光纤进行对准而得到的功率大了7微瓦)。
本发明的对准方法对于光纤阵列的N条光纤的总光功率的优化，其做法是把N条光纤的N个端接端放入积分球。积分球得出每个通道的功率的总和，因而对于带中的光纤的耦合操作节约时间，这是因为不必剥出和分开阵列的每条光纤，或者各别地监视阵列中的光纤。本发明的方法可与用于定位单条光纤所自动对准算法连用。
熟悉本领域的人将理解，能够对本发明的方法和设备作各种修改和变化而不偏离本发明的主旨和范围。于是，打算使本发明覆盖本发明的的修改和变化，只要它们在所附的权利要求书及其等同物的范围内。

Claims (24)

1.一种连接集成光波导线路元件与光纤阵列的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
提供具有N个波导端口的阵列的集成光波导线路元件；
提供具有N条光纤的光纤阵列，所述N条光纤的每一条光纤具有一个耦合端，用于光耦合至所述线路元件的各个相应的波导端口，所述N条光纤的每一条光纤与各个光纤端接端相端接；
设置所述光纤阵列靠近所述线路元件，从而从所述线路元件的波导端口发出的多个光子耦合入所述光纤阵列的各个相应的光纤耦合端；
设置所述光纤阵列的N条光纤的N个光纤端接端靠近光功率集合和会聚部件的输入端，该部件集合从所述N条光纤的端接端出射的多个光子，并且把多个光子会聚在光功率检测器上；
检测代表会聚在所述光功率检测器上的光子的总光功率的值，所述光子从所述波导端口发出，耦合入各个相应的所述光纤耦合端，并从所述光纤的端接端出射；
调节所述光纤阵列对所述线路元件的有关位置，从而使代表光子的所述总光功率的检测得的值最大化，并且固定所述光纤阵列对所述线路元件的所述位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光功率集合和会聚部件是反射型光功率集合和会聚部件。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光功率集合和会聚部件是积分球。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述光纤阵列还包括提供夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列，其中，所述光纤的耦合端由所述光纤阵列夹持器容纳。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述光纤阵列由光纤阵列带组成。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光纤端接端由所述光纤阵列带容纳。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，固定所述光纤阵列至所述线路元件的所述位置的步骤包括把所述光纤阵列夹持器粘合至所述线路元件，从而保持检测到的值达到最大。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述积分球在1300纳米至1600纳米的波长范围具有至少98％的反射率。
9.如权利要求3所述的方法。其特征在于，所述积分球把从所述阵列的各条光纤的各个端接端发出的各个光功率相加。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，N至少为4。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，N至少为8。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路元件包括1×8分离器/组合器。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路元件包括平面衬底。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线路元件包括波分多路复用器/去多路复用器。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调整有关位置包括用两个平移和一个旋转来调节有关位置。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用自动对准系统来调节所述光纤阵列对所述线路元件的有关位置。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，把代表总光功率的所述检测器的值输入所述自动对准系统。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述自动对准系统根据代表输入自动对准系统的总光功率的检测得的值，以至少两个平移和至少一个旋转来调节所述光纤阵列对所述线路元件的有关位置。
19.如权利要求3所述的方法，其特征在于，把所述光纤端接端插入所述积分球。
20.一种用于把集成光波导线路元件与多光纤阵列相耦合，以在所述线路元件和所述光纤阵列的耦合端之间提供最佳光功率耦合的设备，所述光纤阵列与远离所述耦合端的端接端相端接，其特征在于，所述设备包括：
自动对准系统，所述自动对准系统由用于容纳线路元件的线路元件容纳平台、用于容纳光纤阵列的耦合端的光纤阵列耦合端容纳平台以及位置控制器构成，所述位置控制器用于控制和调节由所述光纤阵列耦合端容纳平台容纳的光纤阵列的耦合端对于由所述线路元件容纳平台容纳的线路元件的有关位置；
积分球，所述积分球设置得靠近所述自动对准系统，所述积分球由至少一个输入端口和光功率检测器构成，所述光功率检测器连至所述位置控制器的输入端，其中，所述设备适于容纳具有耦合端和远离所述耦合端的端接端的光纤阵列，从而所述耦合端由光纤阵列耦合端容纳平台容纳，而所述端接端输入所述积分球的所述输入端口，从而由被所述线路元件容纳平台容纳的线路元件发出的光在光纤耦合端耦合入光纤阵列，耦合入光纤阵列的所述光从光纤端接端出射并且进入积分球，从光纤阵列端接端出射的总光功率由所述光功率检测器检测，所述光功率检测器把所述检测得的总光功率输入所述位置控制器的输入端，而所述位置控制器反复调节光纤阵列的耦合端对线路元件的有关位置，以得到由所述光功率检测器检测的最大的总光功率。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述积分球的所述输入端口取这样的尺寸，从而能够把由至少4条光纤构成的光纤阵列的端接端插入积分球。
22.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述积分球的所述输入端口取这样的尺寸，从而能够把由至少8条光纤构成的光纤阵列的端接端插入积分球。
23.一种把夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列的多个第一光纤端与集成光波导线路元件的多个光波导连接端口对准的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
把夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列的多个第一光纤端与集成光波导线路元件的多个光波导连接端口对接；
把能源连至所述集成光波导线路，从而由多个光波导连接端口发出的光进入与所述光波导连接端口对接的第一光纤端；
所述光纤阵列由多条光纤构成，这些光纤与远离所述第一端的多个端接第二远端相端接，把所述多个端接第二远端插入积分球，从而由多个端接第二远端发出的光被集合和空间积分；
检测被集合和空间积分的由插入积分球的多个端接第二远端发出的光的总光功率；
调节所述多个光波导连接端口和与之对接的所述第一光纤端的相对的物理关系，以使被集合和空间积分的由插入积分球的多个端接第二远端发出的光的检测得总光功率达到最大值。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，集成光波导线路元件的所述多个光波导连接端口至少由第一波导连接端口、第二波导连接端口、第三波导连接端口、第四波导连接端口、第五波导连接端口、第六波导连接端口、第七波导连接端口和第八波导连接端口的阵列构成，而被夹持在光纤阵列夹持器中的光纤阵列的多个第一光纤端至少由第一匹配第一光纤端、第二匹配第一光纤端、第三匹配第一光纤端、第四匹配第一光纤端、第五匹配第一光纤端，第六匹配第一光纤端、第七匹配第一光纤端和第八匹配第一光纤端的有关的匹配阵列构成，它们分别相应于并与波导连接端口匹配，所述光纤阵列至少由与第一端接第二远端端接的第一光纤、与第二端接第二远端端接的第二光纤、与第三端接第二远端端接的第三光纤、与第四端接第二远端端接的第四光纤、与第五端接第二远端端接的第五光纤、与第六端接第二远端端接的第六光纤、与第七端接第二远端端接的第七光纤以及与第八端接第二远端端接的第八光纤构成，其中，检测从插入积分球的多个端接第二远端发出的被集合和空间积分的光的总光功率包括检测从所述第一端接第二远端、所述第二端接第二远端、所述第三端接第二远端、所述第四端接第二远端、所述第五端接第二远端、所述第六端接第二远端、所述第七端接第二远端和所述第八端接第二远端发出的被集合和空间积分的光的总光功率。
CN99801271A 1998-05-27 1999-05-11 对准光波导阵列的方法和设备 Pending CN1274427A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98401251.8 1998-05-27
EP98401251A EP0961140A1 (en) 1998-05-27 1998-05-27 Method and apparatus for aligning optical waveguide arrays

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1274427A true CN1274427A (zh) 2000-11-22

Family

ID=8235379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN99801271A Pending CN1274427A (zh) 1998-05-27 1999-05-11 对准光波导阵列的方法和设备

Country Status (10)

Country Link
US (1) US6181856B1 (zh)
EP (1) EP0961140A1 (zh)
JP (1) JP2003527619A (zh)
KR (1) KR20010034891A (zh)
CN (1) CN1274427A (zh)
AU (1) AU742798B2 (zh)
BR (1) BR9906988A (zh)
CA (1) CA2313463A1 (zh)
TW (1) TW428112B (zh)
WO (1) WO1999061943A1 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100516951C (zh) * 2005-11-11 2009-07-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种波导和光纤的耦合方法
CN103185925A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光纤耦合连接装置
WO2016049798A1 (zh) * 2014-09-29 2016-04-07 华为技术有限公司 光纤耦合的系统和方法
WO2016180339A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 Huawei Technologies Co., Ltd. Active photonic integrated circuit (pic) with embedded coupling efficiency monitoring
CN110568568A (zh) * 2015-01-08 2019-12-13 阿卡西亚通信有限公司 用于光学对准的光子电路上的透射传输路径
CN112731594A (zh) * 2021-03-31 2021-04-30 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤智能耦合系统及方法
CN113959952A (zh) * 2021-12-21 2022-01-21 中山大学 一种光声探测芯片与光纤端面的防水封装结构及方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100406864B1 (ko) * 1999-01-19 2003-11-21 삼성전자주식회사 광섬유 블럭의 광학적 정렬도 측정 장치 및 방법
US6324325B1 (en) * 2000-02-04 2001-11-27 Bruce L. Booth Thereof fiber interconnection apparatus and process for the preparation
US6369883B1 (en) * 2000-04-13 2002-04-09 Amherst Holding Co. System and method for enhanced mass splice measurement
JP2002006168A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 光導波路モジュール
US6410941B1 (en) * 2000-06-30 2002-06-25 Motorola, Inc. Reconfigurable systems using hybrid integrated circuits with optical ports
EP1170606A1 (en) * 2000-07-06 2002-01-09 Corning Incorporated Multiple planar complex optical devices and the process of manufacturing the same
US6480651B1 (en) 2001-07-13 2002-11-12 Jds Uniphase Inc. Method and apparatus for aligning optical components
US20030156787A1 (en) * 2002-02-19 2003-08-21 King Gregory A. Systems and methods for aligning optical fiber to light source or detector
JP3794629B2 (ja) * 2002-03-08 2006-07-05 株式会社モリテックス 導波路型光部材とファイバアレイの調芯機構
US20030174313A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Gang He Method and apparatus for testing optical devices
US20030174329A1 (en) * 2002-03-15 2003-09-18 Kuper Jerry W. System and method for aligning a first optical device with an input port of a second optical device
US20040028348A1 (en) * 2002-03-15 2004-02-12 Marie-Claude Cote Method and apparatus for assembling optical devices
US6788855B2 (en) * 2002-06-14 2004-09-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical element alignment device using an electronic camera
JP2005257879A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Fujitsu Ltd 光モジュール及びその製造方法並びに保護部材及び電気配線付き保護部材
US7190865B2 (en) * 2004-04-19 2007-03-13 Infinera Corporation Hermaphroditic u-guide alignment structures and method thereof
CN100419482C (zh) * 2004-05-09 2008-09-17 上海理工大学 基于遗传算法的波导-光纤自动调芯法及其装置
KR100735254B1 (ko) * 2005-12-09 2007-07-03 삼성전자주식회사 광섬유 어레이 모듈 및 그 제조 방법과 휴대용 단말기
JP2008158440A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Toshiba Corp 光電気配線板及び光電気配線装置の製造方法
US7379641B1 (en) * 2007-05-01 2008-05-27 Advanced Inquiry Systems, Inc. Fiber-based optical alignment system
US7903913B2 (en) * 2008-08-01 2011-03-08 Alcatel-Lucent Usa Inc. Optical apparatus
JP5643983B2 (ja) 2010-03-25 2014-12-24 大塚電子株式会社 光学測定装置、光学測定システムおよびファイバ結合器
BR112013027094A2 (pt) * 2011-12-22 2019-09-24 Honeywell Int Inc método de medir uma propriedade óptica de fibras poliméricas, método de medir a transparência de fibras poliméricas, e suporte para testar as propriedades ópticas de fibras poliméricas
TWI506313B (zh) * 2011-12-27 2015-11-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 光纖耦合連接裝置
KR101327200B1 (ko) * 2012-05-04 2013-11-11 에스팩 주식회사 광섬유 어레이의 정렬 방법
JP5479543B2 (ja) 2012-07-19 2014-04-23 大塚電子株式会社 光学特性測定装置
CN102798513B (zh) * 2012-08-15 2015-08-19 上海光芯集成光学股份有限公司 使用plc光分路器的测试装置进行测试的方法
CN104618014B (zh) * 2015-03-03 2018-04-13 四川飞阳科技有限公司 光分路器测试系统
US10302529B2 (en) 2017-03-17 2019-05-28 Fluke Corporation Optical connector polarity and loss measurement using an integrating sphere-equipped optical measurement device
CN117192703B (zh) * 2023-09-21 2024-02-06 深圳市速腾聚创科技有限公司 光芯片、激光雷达及可移动设备

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8006410A (nl) * 1980-11-25 1982-06-16 Philips Nv Werkwijze voor de vervaardiging van geintegreerde optische golfgeleider circuits en circuits verkregen met deze werkwijze.
US4372768A (en) * 1981-04-27 1983-02-08 Gte Automatic Electric Laboratories, Inc. Method of splicing ends of optical fibers
DE3413667A1 (de) * 1984-04-11 1985-10-17 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum einjustieren einer an einem ende eines optischen wellenleiters vorgesehenen koppeloptik auf einen halbleiterlaser und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3623619C1 (de) * 1986-07-12 1987-09-10 Ant Nachrichtentech Verfahren zum Ausrichten zweier Lichtleitfaserenden auf stirnseitigen Kontakt
DE59004677D1 (de) * 1989-10-03 1994-03-31 Ciba Geigy Vorrichtung zum Einkoppeln der Lichtenergie eines Laserstrahles in einen faseroptischen Lichtwellenleiter und Verfahren zum Justieren und Ueberwachen der Position des Endes des faseroptischen Lichtwellenleiters.
US5185846A (en) * 1991-05-24 1993-02-09 At&T Bell Laboratories Optical fiber alignment apparatus including guiding and securing plates
US5135590A (en) * 1991-05-24 1992-08-04 At&T Bell Laboratories Optical fiber alignment method
US5546483A (en) * 1993-08-02 1996-08-13 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Integrated optical waveguide circuit and optical branch line test system using the same
US5926594A (en) * 1994-08-31 1999-07-20 Litton Systems, Inc. System and method for aligning and attaching optical fibers to optical waveguides, and products obtained thereby
US5559915A (en) * 1995-04-13 1996-09-24 Lucent Technologies Inc. Apparatuses and methods for aligning an optical fiber array with an optical integrated circuit assembly
US5729642A (en) * 1995-10-02 1998-03-17 The Boeing Company N×N optical switch array using electro-optic and passive waveguide circuits on planar substrates

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100516951C (zh) * 2005-11-11 2009-07-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种波导和光纤的耦合方法
CN103185925A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光纤耦合连接装置
CN103185925B (zh) * 2011-12-27 2016-08-24 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 光纤耦合连接装置
WO2016049798A1 (zh) * 2014-09-29 2016-04-07 华为技术有限公司 光纤耦合的系统和方法
CN106575999A (zh) * 2014-09-29 2017-04-19 华为技术有限公司 光纤耦合的系统和方法
CN110568568A (zh) * 2015-01-08 2019-12-13 阿卡西亚通信有限公司 用于光学对准的光子电路上的透射传输路径
CN110568568B (zh) * 2015-01-08 2021-09-21 阿卡西亚通信有限公司 用于光学对准的光子电路上的透射传输路径
WO2016180339A1 (en) * 2015-05-14 2016-11-17 Huawei Technologies Co., Ltd. Active photonic integrated circuit (pic) with embedded coupling efficiency monitoring
US9513447B1 (en) 2015-05-14 2016-12-06 Huawei Technologies Co.., Ltd. Active photonic integrated circuit (PIC) with embedded coupling efficiency monitoring
CN112731594A (zh) * 2021-03-31 2021-04-30 武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司 一种光纤智能耦合系统及方法
CN113959952A (zh) * 2021-12-21 2022-01-21 中山大学 一种光声探测芯片与光纤端面的防水封装结构及方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU4307899A (en) 1999-12-13
AU742798B2 (en) 2002-01-10
KR20010034891A (ko) 2001-04-25
TW428112B (en) 2001-04-01
US6181856B1 (en) 2001-01-30
JP2003527619A (ja) 2003-09-16
WO1999061943A1 (en) 1999-12-02
BR9906988A (pt) 2000-09-26
CA2313463A1 (en) 1999-12-02
EP0961140A1 (en) 1999-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1274427A (zh) 对准光波导阵列的方法和设备
US11275225B2 (en) Method and system for an optical coupler for silicon photonics devices
JP3605568B2 (ja) 光ファイバ接続
US6004042A (en) Multi-fiber connector
US6520686B1 (en) Methods and apparatus for forming a fiber optic connection
US7965915B2 (en) Hermaphroditic u-guide alignment structures and method thereof
US20020136504A1 (en) Opto-electronic interface module for high-speed communication systems and method of assembling thereof
Childers et al. Next-generation, high-density, low-cost, multimode optical backplane interconnect
EP1004046A1 (en) Planar optical device connector and method for making same
Childers et al. High density, low cost, no-polish optical ferrule
US6550984B2 (en) Integrated optical component with photodetector for automated manufacturing platform
Berger et al. Design and implementation of an optical interconnect demonstrator with board-integrated waveguides and microlens coupling
US20050031265A1 (en) Low cost optical interconnect for fiber optic system
Kihara et al. A new type of demountable optical device for coupling single-mode planar waveguides to a multifiber array using passive alignment
EP0850432A1 (en) 36 fiber macii chip
WO1997005512A9 (en) 36 fiber macii chip
US20220196932A1 (en) Emitter module
CN112835160A (zh) 多路并行光传输模块
Takaya et al. An easily-assembled optical device for coupling single-mode planar waveguides to a fiber array employing novel plastic plug components
Childers et al. Performance methodologies of a modular miniature photonic turn connector
Kunde et al. Versatile multifiber optical connectivity solution: From concept to realization
Satake et al. New applications for miniature multifiber connector
Kunde et al. Novel releasable multi-fiber optical connectivity solution for optical communication using v-grooves and micro-lens arrays
AU729723C (en) Planar optical device connector and method for making same
CN109613667A (zh) 一种芯片耦合器件及芯片耦合方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication