CN212514884U - 光子芯片测试系统光纤阵列微调装置及耦合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构与第二角度调节机构，所述微调装置可带动设置于所述微调装置上的光纤阵列在垂直的两个方向实现角度微调。本实用新型还提供一种光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置，包括有微调装置以及与所述微调装置固定连接的位移台，位移台可实现对探针卡进行空间上三个方向的位置调整。基于以上各机构之间的相互配合，可使得光纤阵列良好的对准到芯片端面的光栅区间，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

Description

光子芯片测试系统光纤阵列微调装置及耦合装置

技术领域

本实用新型涉及光子集成芯片测试系统技术领域，尤其是一种光子芯片测试系统光纤阵列微调装置及耦合装置。

背景技术

在现有的光通信技术中，光信号作为信息的载体，能够高速、长时间、可靠的传输信息；光子集成芯片作为光通信技术领域的重要部件，其光学器件与作为传输路径的光纤的耦合效果直接影响着输出光信号的强度以及光信号的质量，因此光模块与光纤的耦合效果成为影响信息传输的关键因素。为了使光子集成芯片与光纤连接具备最优的耦合度，光子集成芯片在封装前，需要对光子集成芯片与光纤的耦合度进行检测和调试，以保证出厂的光子集成芯片与光纤连接后，能够传输高功率和高质量的光信号。

目前，行业内大多通过将光纤阵列与芯片端面的光栅区对准进行光纤耦合来实现检测，光纤阵列与芯片端面的光栅区间的对准效果决定了光子集成芯片测试过程的稳定性与测试结果的准确性。目前，生产厂家基本选择在光纤阵列支架的下方连接一位移台，通过位移台实现对光纤阵列的移动，然而，位移台只能在空间上对光纤阵列进行X、Y、Z轴三个方向上的平移，并不能保证耦合对准的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光子芯片测试系统光纤阵列微调装置及耦合装置。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

本实用新型提供一种光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：光纤阵列设置于微调装置上，所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构与第二角度调节机构，所述第一角度调节机构包括有第一旋转架，第二角度调节机构包括有第二旋转架，第一旋转架由垂直设置的第一支杆与第二支杆组成，第一支杆与第二支杆交叉处上、下方分别设置有相互垂直的第一旋转轴与第二旋转轴，所述第一支杆自由端设置有第一微调机构，所述第二支杆自由端设置有第二微调机构，第一微调机构带动第一支杆绕第一旋转轴旋转，第二微调机构带动第二旋转架绕第二旋转轴旋转。

优选的，所述第一角度调节机构还包括有第一支架，所述第二支杆通过第一旋转轴旋转设置于所述第一支架上方。

优选的，所述第一支架上方设有第一连接块，所述第二支杆下方设有第二连接块，第一旋转轴依次穿过第二连接块与第一连接块且底部通过螺母进行固定。

优选的，所述第一微调机构包括第一旋钮与第一弹簧，第一旋钮穿过第一支杆自由端并与第一支架螺接，所述第一弹簧套装于第一旋钮上并设置于第一支杆与第一支架之间。

优选的，所述第二旋转架通过第二旋转轴旋转设置于第二支杆上方。

优选的，所述第二支杆上方设有第三连接块，所述第二旋转架下方设有第四连接块，第二旋转轴依次穿过第四连接块与第三连接块且底部通过螺母进行固定。

优选的，所述第二微调机构包括有第二旋钮与第二弹簧，第二旋钮穿过第二旋转架的自由端与第二支杆螺接，所述第二弹簧套装于第二旋钮上并设置于第二旋转架与第二支杆之间。

本实用新型还提供一种光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置，包括有所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置、设置于微调装置上的光纤阵列以及与所述微调装置固定连接的位移台。

优选的，所述位移台包括有滑座、分别固定于滑座上的第一测微头、第二测微头以及可移动的设置于滑座上的滑台。

本实用新型的优点和积极效果是：

(1)、所述微调装置的设计使得光纤阵列可在空间上增加两个角度的调整，从而可使得光纤阵列良好的对准到芯片端面的光栅区间，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

(2)、第一微调机构与第二微调机构采用旋钮与弹簧相配合来实现对光纤阵列的角度调节，有效的取代了电机与气缸等体积大、消耗大的驱动机构，从而可有效减小装置的使用空间与制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的微调装置的第一视角的结构示意图；

图3是本实用新型的微调装置的第二视角的结构示意图；

图4是本实用新型的微调装置的第三视角的结构示意图；

图中：1、位移台；2、第一角度调节机构；3、第二角度调节机构；4、夹座；5、夹盖；6、光纤阵列；

11、滑座；12、第一测微头；13、第二测微头；14、第三测微头；15、滑台；

21、第一支架；22、第二支杆；23、第一支杆；24、第一旋钮；25、第一连接块；26、第二连接块；27、第一旋转轴；28、第三连接块；29、第一弹簧；

31、第二旋转架；32、第二旋钮；33、第四连接块；34、第二旋转轴； 35、第二弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

如图1所示，本实用新型提供一种光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，所述光子芯片测试系统光纤阵列微调装置通过将光纤阵列6与芯片端面的光栅区间进行对准来实现对光子集成芯片与光纤的耦合度进行检测和调试。所述光纤阵列6设置于微调装置上，所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构2与第二角度调节机构3，所述第一角度调节机构包括有第一旋转架，第二角度调节机构3包括有第二旋转架31，第一旋转架由垂直设置的第一支杆23与第二支杆22组成，第一支杆23与第二支杆22交叉处上、下方分别设置有相互垂直的第一旋转轴27与第二旋转轴34，所述第一支杆23自由端设置有第一微调机构，所述第二支杆22自由端设置有第二微调机构，第一微调机构带动第一支杆23绕第一旋转轴27旋转，第二微调机构带动第二旋转架31绕第二旋转轴34旋转。需要补充的是，具体的，所述第一角度调节机构2用于通过第一微调机构带动光纤阵列6绕Y轴方向旋转，所述第二角度调节机构3用于通过第二微调机构带动光纤阵列6绕X轴方向旋转，所述光纤阵列6具体与第二角度调节机构3固定连接。

进一步的，如图1所示，所述第一角度调节机构2还包括有第一支架21，所述第二支杆22通过第一旋转轴27旋转设置于所述第一支架21上方。

进一步的，如图2、图3、图4所示，所述第一支架21上方设有第一连接块25，所述第二支杆22下方设有第二连接块26，所述第一旋转轴27中部为光滑轴状，底部为螺纹柱状，所述第一旋转轴27依次穿过第二连接块26 与第一连接块25且底部通过螺母进行固定。

进一步的，如图2、图3、图4所示，所述第一微调机构包括第一旋钮24 与第一弹簧29，第一旋钮24穿过第一支杆23自由端并与第一支架21螺接，所述第一弹簧29套装于第一旋钮24上并设置于第一支杆23与第一支架21 之间。所述第一弹簧29始终将第一支杆23抵在所述第一旋钮24螺杆的头部，从而使得第一支杆23与第一旋钮24的移动距离始终保持相等，从而实现带动第一旋转架绕Y轴方向转动的效果。需要补充的是，所述第一支架21上设有与第一旋钮24的螺杆相匹配的螺纹孔。且由于所述第一角度调节机构2与第二角度调节机构3在z轴方向上不可相对移动，故所述第二支杆22在绕Y 轴方向转动的同时，可带动所述第二角度调节机构3与光纤阵列6同时绕Y 轴方向转动。

进一步的，如图1所示，所述第二旋转架31通过第二旋转轴34旋转设置于第二支杆22上方。

进一步的，如图2、图3、图4所示，所述第二支杆22上方设有第三连接块28，所述第二旋转架31下方设有第四连接块33，所述第二旋转轴34中部为光滑轴状，底部为螺纹柱状，第二旋转轴34依次穿过第四连接块33与第三连接块28且底部通过螺母进行固定。

进一步的，如图2、图3、图4所示，所述第二微调机构包括有第二旋钮 32与第二弹簧35，第二旋钮32穿过第二旋转架31的自由端与第二支杆22 螺接，所述第二弹簧35套装于第二旋钮32上并设置于第二旋转架31与第二支杆22之间。所述第二弹簧35始终将第二旋转架31抵在所述第二旋钮32 螺杆的头部，从而使得第二旋转架31与第二旋钮32的移动距离始终保持相等，从而实现带动第二旋转架31绕X轴方向转动的效果。需要补充的是，所述第二支杆22上设有与第二旋钮32相匹配的螺纹孔，所述第一弹簧29与第二弹簧35还具有减震功能。

需要强调的是，所述第一支杆23上设有供第一旋钮24的螺杆穿过的第一通孔，所述第二旋转架31上设有供第二旋钮32的螺杆穿过的第二通孔，所述第一通孔内径大于第一旋钮24的螺杆，所述第二通孔内径大于第二旋钮 32的螺杆，所述第一通孔与第二通孔内壁光滑。所述第一通孔内径尺寸与光滑内壁的设计用于保证第一支杆23在绕Y轴方向转动时，可正常偏转，所述第二通孔内径尺寸与光滑内壁的设计用于保证第二旋转架31在绕X轴方向转动时，可正常偏转。

需要补充的是，所述第二旋转座远离第二旋钮32一端上方固定有一夹座4，夹座4一侧可拆卸的连接有一夹盖5，所述光纤阵列6固定于夹座4与夹盖5之间，具体的，所述夹座4上设有一豁口，所述光纤阵列6设置于豁口内，所述夹盖5通过螺栓固定于夹座4上设有豁口一侧，从而可实现夹紧光纤阵列6的效果。

具体的，所述第一角度调节机构2的工作过程如下:当需要通过第一角度调节机构2对光纤阵列6进行绕Y轴方向旋转的操作时，若想让光纤阵列6 绕Y轴逆时针旋转即夹座4上靠近光纤阵列6一端向上移动，此时将所述第一旋钮24沿第一支架21上的螺纹孔方向向下扭转，所述第一旋钮24向下扭转的同时，所述第一支杆23由于下方第一弹簧29的限制，其位移距离与第一旋钮24保持一致，此时有第二支杆22与第一支杆23的交叉端沿铰接处进行固定转动，从而实现了对第一旋转架的旋转操作，即也实现了通过第一旋转架对光纤阵列6的旋转操作。相反的，若想让光纤阵列6绕Y轴顺时针旋转即夹座4上靠近光纤阵列6一端向下移动，只需将第一旋钮24向上扭转即可，其工作原理与第一旋钮24向下扭转时相同，故此处不再赘述。

具体的，所述第二角度调节机构3的工作过程如下：当需要通过第二角度调节机构3对光纤阵列6进行绕X轴方向旋转的操作时，若想让光纤阵列6 绕X轴逆时针旋转，此时将所述第二旋钮32沿第二支杆22上的螺纹孔方向向深处扭转，所述第二旋钮32向深处扭转的同时，所述第二旋转架31由于与第二旋钮32反向设置的第二弹簧35的限制，其位移距离与第二旋钮32保持一致，此时有第二旋转架31的另一端沿铰接处进行固定转动，从而实现了对第二旋转架31的旋转操作，即也实现了通过第二旋转架31对光纤阵列6 的旋转操作。相反的，若想让光纤阵列6绕X轴顺时针旋转，只需将第二旋钮32向沿第二支杆22上的螺纹孔方向外侧扭转即可，其工作原理与第二旋钮32沿第二支杆22上的螺纹孔方向向深处扭转时相同，故此处不再赘述。

需要强调的是，在通过第一角度调节机构2与第二角度调节机构3对光纤阵列6进行调节的过程中，所述第一支杆23由于一端有第一旋钮24与第一弹簧29的限定、另一端有第一旋转轴27、第二连接块26与第一连接块25 的限定，使得所述第一支杆23的两端均被限位，即使得所述第一支杆23在调节过程中可进行稳定转动；所述第二支杆22由于与第一支杆23固定连接，故所述第一旋转支架在调节过程中也可进行稳定转动；所述第二旋转架由于一端有第二旋钮32与第二弹簧35的限定、另一端有第二旋转轴34、第四连接块33与第三连接块28的限定，使得所述第二旋转架31的两端均被限位，即使得所述第二旋转架31在调解过程中可进行稳定转动；所述光纤阵列6由于与第二旋转架31固定连接，故所述光纤阵列6在调节过程中也可进行稳定转动。由此，实现了通过第一角度调节机构2与第二角度调节机构3对光纤阵列6进行两个角度方向的稳定调节。

如图1所示，本实用新型还提供一种光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置，包括有所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置、设置于微调装置上的光纤阵列6以及与所述微调装置固定连接的位移台1。

进一步的，如图1所示，所述位移台1包括有滑座11、分别固定于滑座 11上的第一测微头12、第二测微头13以及可移动的设置于滑座11上的滑台 15。所述第一测微头12、第二测微头13、第三测微头14可通过滑座11带动滑台15在滑座11上进行X轴、Y轴、Z轴三个方向的移动。需要说明的是，所述位移台1采用现有技术中常用于光纤耦合技术领域的3轴位移台1，其具体型号可选为索雷博MAX312D_M，也可根据实际情况选择具有相同功能的其他型号位移台1。需要补充的是，所述滑台15与第一支架21固定连接，所述第一支架21通过螺栓固定在滑台15上，从而使得所述微调装置与位移台固定连接，进而实现所述位移台移动带动微调装置的效果。

在本实用新型的一个实施例中，所述位移台1选用索雷博MAX312D_M，该位移台1提供4mm粗调行程和300μm微调行程，粗调游标刻度具有10μm 分度，微调游标刻度具有1μm分度，即其可提供精度为1μm的耦合精度，从而提高了耦合效率。所述所述位移台1上设有第一测微头12、第二测微头13、第三测微头14，所述第一测微头12、第二测微头13、第三测微头14均包括有一测微螺杆，所述第一测微头12或第二测微头13或第三测微头14的具体结构与连接关系均为现有技术，故此处不作过多描述。所述滑座11内部分别设有与第一测微头12、第二测微头13、第三测微头14的测微螺杆相配合的传动机构，所述传动机构同时与滑台15相配合，从而使得所述第一测微头12、第二测微头13、第三测微头14可通过滑座11带动滑台在第一滑座11上移动。需要说明的是，此处所指出的传动机构在附图中未进行示例，但其结构可选为齿轮传动或螺纹传动。由于所述位移台1选用现有机构，故此处不在对其结构、连接关系及配合进行过多描述。且需要强调的是，所述位移台1可根据实际情况选择具有X轴、Y轴、Z轴三个调节方向的不同型号的位移台1，此处不再列举。

本实用新型的工作过程如下：

所述光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置的一侧固定有待检测芯片，首先，工作人员通过手动操控位移台1上的第一测微头12、第二测微头13或第三测微头14对滑台15进行移动，从而带动所述微调装置移动，所述微调装置上固定连接有用于测试待检测芯片的光纤阵列6，从而实现了通过操控位移台1对光纤阵列6进行X轴、Y轴、Z轴三个方向上的位置调节。在此现有技术的基础上，本实用新型对微调装置添加设计有第一微调机构与第二微调机构。当工作人员通过位移台1对光纤阵列6进行空间上三个方向的调节后，工作人员可通过旋动第一旋钮24控制光纤阵列6绕Y轴方向转动，通过旋动第二旋钮32控制光纤阵列6绕绕X轴方向转动，工作人员不断使用第一旋钮 24与第二旋钮32对光纤阵列6进行两个角度方向的微调至确保所述光纤阵列 6与芯片耦合对准后，工作人员停止调整开始检测。由此实现了在对光纤阵列6进行空间上三个方向调整的基础上，增加了两个角度的调整，从而可使得光纤阵列6与芯片能够耦合对准，从而使得测试过程更加稳定，结果更加准确。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (9)

1.光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：光纤阵列(6)设置于微调装置上，所述微调装置包括有垂直设置的第一角度调节机构(2)与第二角度调节机构(3)，所述第一角度调节机构包括有第一旋转架，第二角度调节机构(3)包括有第二旋转架(31)，第一旋转架由垂直设置的第一支杆(23)与第二支杆(22)组成，第一支杆(23)与第二支杆(22)交叉处上、下方分别设置有相互垂直的第一旋转轴(27)与第二旋转轴(34)，所述第一支杆(23)自由端设置有第一微调机构，所述第二支杆(22)自由端设置有第二微调机构，第一微调机构带动第一支杆(23)绕第一旋转轴(27)旋转，第二微调机构带动第二旋转架(31)绕第二旋转轴(34)旋转。

2.根据权利要求1所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第一角度调节机构(2)还包括有第一支架(21)，所述第二支杆(22)通过第一旋转轴(27)旋转设置于所述第一支架(21)上方。

3.根据权利要求2所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第一支架(21)上方设有第一连接块(25)，所述第二支杆(22)下方设有第二连接块(26)，第一旋转轴(27)依次穿过第二连接块(26)与第一连接块(25)且底部通过螺母进行固定。

4.根据权利要求3所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第一微调机构包括第一旋钮(24)与第一弹簧(29)，第一旋钮(24)穿过第一支杆(23)自由端并与第一支架(21)螺接，所述第一弹簧(29)套装于第一旋钮(24)上并设置于第一支杆(23)与第一支架(21)之间。

5.根据权利要求4所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第二旋转架(31)通过第二旋转轴(34)旋转设置于第二支杆(22)上方。

6.根据权利要求5所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第二支杆(22)上方设有第三连接块(28)，所述第二旋转架(31)下方设有第四连接块(33)，第二旋转轴(34)依次穿过第四连接块(33)与第三连接块(28)且底部通过螺母进行固定。

7.根据权利要求6所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置，其特征在于：所述第二微调机构包括有第二旋钮(32)与第二弹簧(35)，第二旋钮(32)穿过第二旋转架(31)的自由端与第二支杆(22)螺接，所述第二弹簧(35)套装于第二旋钮(32)上并设置于第二旋转架(31)与第二支杆(22)之间。

8.光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置，其特征在于：包括有权利要求1-7任意一项所述的光子芯片测试系统光纤阵列微调装置、设置于微调装置上的光纤阵列(6)以及与所述微调装置固定连接的位移台(1)。

9.根据权利要求8所述的光子芯片测试系统光纤阵列耦合装置，其特征在于：所述位移台(1)包括有滑座(11)、分别固定于滑座(11)上的第一测微头(12)、第二测微头(13)以及可移动的设置于滑座(11)上的滑台(15)。

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