半自动光耦合系统

Description

选型说明：

核心设备	两边六轴	XYZ选型	行程： 20mm；20mm；20mm 最小位移:0.05um 最大速度：20mm/s 重复精度： +/-0.3um （骏河）
			行程： 30mm,30mm,30mm 最小位移:0.05um 最大速度：20mm/s 重复精度： +/-0.5um （骏河）
			行程： 50mm ;50mm；50mm 最小位移 : 10nm,10nm，10nm，光栅尺50nm（高端伺服滑台，垂直轴带低摩擦气缸平衡负载，
		θX θY	行程：5 ° ; 精度：约0.008 °/格；灵敏度：0.001 °
		θZ	行程：8 ° ; 精度：约0.009 °/格；灵敏度：0.001 °
控制部分	六轴控制器		六轴运动控制器
			六轴伺服运动控制器
	软件部分		马达电动轴件控制整合运动软件，含耦合模块，粗扫光，爬山和精密爬山三种模式，可以设置步进，点动 , 能够实现自动光对准（power peak searc相关软件爬山，自动搜光，对光，含光功率和光电流两种软件（电流耦合需要客户自备源表），含垂直和水平耦合两种方式
夹具部分	定制：光纤夹具		水平/垂直/裸光纤/光纤阵列等
	定制：中间芯片夹具		真空/机械夹持/TEC温控
外围设备	观察系统		独立式多维度观察系统
			龙门式观察系统
	Optical platform		breadboard
			光学防震台（可带防尘罩）
	其他		light source
			光功率计
			UV机
			点胶机
			探针座

耦合基本要求：

1、精密耦合调节台

2、带芯片夹具

3、水平/垂直光纤夹具

4、放置从两个方向观察耦合区域的CCD，垂直和水平 5、半自动

6、光学平台

7、光源

8、光功率计

9、UV机

10、点胶机

11、探针座

以PLC耦合为例

调整FA（带纤、单纤）与CHIP(芯片)之间的相对位置，使IL最小（通过对光找出最小值），上胶固化使FA与CHIP（芯片）之

间固定

1、安装物料

光纤阵列与平面波导装配工艺由装夹CHIP开始，一旦CHIP和光纤阵列FA被装好，使用视觉系统将各组件调整到合适位置，然后进行预装配工艺。如图1、2，输入光纤阵列（输出光纤阵列同理）需要与平面波导器件做精确的平行定位。使用垂直和平行相机，所有位置仅用一次调整，就可实现平行定位的设置。夹具的精度将保证在以后的装配中保持其定位关系。

图1 图2

2、寻找初始光

组件装夹完成后，通过校正X,Y和Z方向的偏差来进行的初始光功率耦合，如图3所示，操作员通过图像（水平投影+垂直投影）显示出的各项偏差，然后手动调整来补偿偏差。

图3 图4

当三个器件完成初始定位，同时确认其在Z轴方向的相对位置关系后，这时需要确认输入光纤阵列和波导器件之间光的耦合对准。将物镜聚焦到波导器件的输出端面。通过物镜及初始光CCD，可以将波导输出端各通道的近场图像投射出来，进行适当耦合后，图像会被投射到显示器上。 (图4)

耦合对准（水平耦合）

1.安装物料（如Lensed Fiber ，硅波导芯片）

安装物料，Lensed Fiber用V槽机械夹持固定，硅波导芯片用

真空吸附固定

b.在CCD监控下，调整Fiber的位置，使其与硅波导芯片靠近；

先调整角度再调整XYZ位置 2.耦合对准

a.微调六轴入射端使光通过硅波导，并通过输出端光功率计监控，直至有光信号

b.输入端不动，微调输出端XYZ，使得光功率值最佳，再调整输入端，使得光功率最佳，反复调整，直至调节任意一轴光功率都会变差为止，此时系统处于光功率最佳位置（相对接近真实值）

3.测试

接上需要测试的仪器仪表，进行测试和呈现

4、优化和点胶

在此过程中，可以用输出光纤阵列第一个通道，延X轴的方向对波导各通道进行扫描，以测量其各通道的光功率，见图8。

在整个器件完成光耦合效率优化，并对输入及输出光纤阵列进行定位后，就可以使用自动点胶系统将各个器件进行粘接。其应用图示请见图9。

5、照射UV固化

6、下料

松开夹具，取下物料。

图8 图9

骏河精机案例

核心耦合部分：

六轴调节架

两组CCD观察系统：

独立式多维度观察系统，每组都有四个维度可以调节，灵活多变，节省空间，特别适合实验室应用

骏河精机六轴半自动调整架：

高精度，可靠性好，耐用，设计精巧，光轴重心低，且旋转轴，三个旋转轴心交叉于空间一点，可以提高耦合效率

温控芯片台：

将芯片夹具和温度控制模块设计在一起，小巧且实用

控制部分

控制部分为运动控制器和运控控制软件，运动控制有三种模式，粗扫光，爬山和精密爬山，可以设置步进，点动，能够实现自动光对准（power peak search），相关软件爬山，自动搜光，对光含光功率和光电流两种软件，含垂直和水平耦合两种方式。

定制夹具部分

水平光纤夹具垂直光纤夹具光纤阵列夹具

水平光纤夹具：燕尾槽连接，针对250μm直径光纤

定制垂直光纤夹具： ±10 °实现0-20度，连续可调

FA夹具/光纤阵列夹具：支持1-7mm宽度FA，支持8度垂直和水平光纤夹持

中间芯片台

定制：真空吸附硅基芯片，含快速接头，气管开关，气管开关固定夹具，其他连接等，固定1-4mm芯片，可以根据需要定制 XZ θY轴中间调节结构，13mm，6mm行程， 1微米灵敏度 θZ轴中间调节结构，360 ° 行程，55”/格

含底板

防震台

气浮防震台：

1.尺寸：1200*800*800mm，

2.蜂窝式光学平板：隔绝高频振动

3.气浮隔振腿：可以隔绝低频振动，带压缩气泵

平台架子：

1.带轮子，方便移动，可以锁定位置后固定

2.含铝型材架子，结构稳定牢靠，且方便兼容新的设计

3.亚克力罩子，防风防尘防UV和静电

4.带鼠标键盘架子，方便放置鼠标键盘，也可以换成小桌子，放置在右手边，方便

放置部分物料，鼠标键盘和零散物品 5.显示器挂架，万向节设计

6.静电带手环，工业插排

7.含两层仪器载物架，负载50Kg以内

观察系统

独立式多维度高性能观察系统

龙门架高性能观察系统

0.7-4.5X光学放大倍数,最大电子放大倍数270倍,1:7变焦四维调节，行程40mm，含不锈钢立柱，不锈钢焊接底板，转接扣，转接板，镜头扣等夹具镜头工作距离86mm 200万像素HDMI相机，C接口，带十字带高清显示器，环形灯，带测量，拍照，录像，绘图等镜头可以实现0-90 °旋转

注：镜头可以根据客户现场需求选择

探针台

选型详细说明

标准型半自动光耦合系统，最适合光纤阵列耦合，兼容单纤耦合。特别适合实验室针对不同类型芯片的测试。如下：

应用场景分析说明
	三轴	五轴	六轴
水平单纤–芯片–水平单纤	一般	适合	适合
垂直单纤–芯片–垂直单纤	一般	一般	适合
水平光纤阵列–芯片	不适合	不适合	适合
垂直光纤阵列–芯片	不适合	不适合	适合
透镜耦合	不适合	有可能不适合	适合