一种光器件的耦合系统和光器件的耦合方法技术方案

本发明专利技术适用于光器件封装技术领域，提供了一种用于光器件的耦合系统和光器件的耦合方法，光器件的耦合系统包括六轴耦合装置、三维移动装置、电流检测装置以及相机监控装置，六轴耦合装置用于带动PD阵列移动以与阵列波导光栅进行耦合，相机监控装置用于耦合过程中对PD阵列与阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控。本发明专利技术通过设置相机监控装置对PD阵列与阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行拍照监控，相比于操作者人眼观察的方式，避免了因PD阵列与阵列波导光栅之间距离过小时人工判断失误导致二者相撞的问题，防止PD阵列和阵列波导光栅被挤压损坏，在此基础上，提高了PD阵列与阵列波导光栅之间的耦合效率，并提高了封装良率。

【技术实现步骤摘要】
一种光器件的耦合系统和光器件的耦合方法
本专利技术属于光器件的封装
，特别涉及一种光器件的耦合系统和光器件的耦合方法。
技术介绍
目前，随着光学科技的迅速发展，高速光通信技术被应用于越来越多的领域。大容量光纤通信系统具有巨大的发展潜力和研究价值。粗波分复用(CWDM)技术能较好的挖掘光纤的传输潜能进而逐渐受到重视。阵列波导光栅(ArrayedWaveguideGrating，AWG)是利用PLC(平面光波导)技术在芯片衬底上制作的器件，由输入波导、输入平面波导、阵列波导、输出平面波导和输出波导构成。当含有多个波长的光信号由输入波导进入输入平面波导，由于不存在光学的横向限制，光信号在输入平板波导内衍射，并在输入平板波导的末端耦合进入各条阵列波导，由于相邻的阵列波导存在长度差，到达输出平面波导时不同的光信号产生相位差，最后聚焦在不同的输出波导中。AWG具有小的波长间隔、大的信道数、高的分辨率和易于集成等优点。光器件中，一束囊括4个波长的光源入射到阵列波导光栅，阵列波导光栅把一束光中的四个波段分调为独立的四个波长的光，再分别从四个窗口射出，出射波导口被研磨成45°，出射光翻转90°，朝下射出。出射光为高斯光源，呈椭圆光斑，四路光上均有载波信号，使用光电探测阵列(Photo-DiodeArray,PDArray,PD阵列)来接收光信号，转换为光电流，完成光信号至电信号的转换。现有技术中，在阵列波导光栅与PD阵列耦合的过程中，把阵列波导光栅左右夹持住，保持固定状态，PD阵列被贴伏在PCBA板上，通过手动三维耦合平台对PCBA板进行夹持。PD阵列与PCBA板的金手指进行金线键合，PCBA板与电流检测装置连接，可以对入射光进行相应的光电实时监控。存在的问题为：一、PD阵列和阵列波导光栅耦合到最佳时，PD阵列和阵列波导光栅的相对位置会无限靠近，手动耦合的过程用人眼对PD阵列和阵列波导光栅的相对位置进行监控，很容易造成二者相撞。二、阵列波导光栅是使用玻璃基材制作，其出光波导口会存在切割不平整的问题，PD阵列和阵列波导光栅之间可能会存在角度，在耦合过程无法及时调整到平行状态，会出现耦合效率低的问题。三、在此基础上，基于手动三维耦合平台，耦合封装的效率也较低。四、手动耦合对AWG进行夹持，压装力度不可控，容易对AWG造成压裂或者崩边。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光器件的耦合系统，旨在解决现有的耦合系统对PD阵列和阵列波导光栅的耦合效率低以及容易对PD阵列和阵列波导光栅造成损坏的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种光器件的耦合系统，包括六轴耦合装置、三维移动装置、电流检测装置以及相机监控装置；所述六轴耦合装置包括六轴移动平台以及用于夹持PCBA板的PCBA夹具，所述PCBA板用于电性连接PD阵列；所述六轴移动平台带动所述PCBA夹具沿第一方向、第二方向和第三方向平移以及关于所述第一方向、第二方向和第三方向旋转；所述三维移动装置包括三维移动平台、用于固定阵列波导光栅的AWG固定组件以及用于夹持光纤的尾端的尾纤夹持组件；所述尾纤夹持组件带动所述光纤移动以与所述阵列波导光栅保持平齐；所述三维移动平台带动所述阵列波导光栅沿所述第一方向、第二方向和第三方向平移；所述电流检测装置与所述PCBA板电性连接，用于检测所述PD阵列产生的光电流；所述相机监控装置用于对所述PD阵列与所述阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控；所述第一方向和第二方向位于水平面内且相互垂直，所述第三方向垂直于所述水平面。所述相机监控装置包括第一CCD相机、第二CCD相机和第三CCD相机，所述第一CCD相机、第二CCD相机和第三CCD相机两两垂直，分别用于从所述第一方向、第二方向和第三方向上对所述PD阵列与所述阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控。所述光器件的耦合系统还包括控制装置，所述控制装置连接至所述六轴移动平台并控制所述PCBA夹具沿第一方向、第二方向和第三方向平移；所述控制装置控制所述PCBA夹具在所述第一方向和第二方向上均按照至少两个不同的步进距离依次移动。所述AWG固定组件包括吸附头、与所述吸附头连接的气体管路以及与所述气体管路连接的气泵源，所述吸附头用于吸附固定所述阵列波导光栅。本专利技术的另一目的在于提供一种光器件的耦合方法，基于上述所说的光器件的耦合系统，包括：步骤S1：将所述PD阵列键合于所述PCBA板上，并将所述PCBA板固定于所述PCBA夹具上；将所述电流检测装置与所述PCBA板连接；步骤S2：将所述阵列波导光栅固定于所述AWG固定组件上，并调节所述尾纤夹持组件使所述光纤与所述阵列波导光栅保持平齐；步骤S3：调节所述三维移动装置使所述阵列波导光栅移动至PD阵列的正上方，并使所述阵列波导光栅的出光波导口与所述PD阵列对准；步骤S4：通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，根据相机监控装置所监测到的阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离以及电流检测装置所检测到的光电流，调节所述六轴耦合装置带动所述PD阵列沿第一方向、第二方向和第三方向平移，以及关于第一方向、第一方向和第三方向旋转，直至光电流在第一方向、第一方向和第三方向上均达到最大；步骤S5：在所述阵列波导光栅的下基板两侧与所述PCBA板之间点胶，并对所述胶进行固化，得到所述光器件。所述步骤S4包括：步骤S41：沿所述第一方向和第二方向按照第一步进距离移动所述PD阵列，同时通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，直至产生光电流且第一光电流在所述第一方向和第二方向上均达到最大；沿所述第一方向和第二方向按照第二步进距离移动所述PD阵列，同时通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，直至所述光电流在所述第一方向和第二方向上均达到最大；所述第一步进距离大于所述第二步进距离；步骤S42：调节所述六轴移动平台使所述PD阵列关于所述第一方向和第二方向旋转，直至所述光电流达到最大；步骤S43：沿所述第三方向移动所述PD阵列，同时通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，直至所述阵列波导光栅与PD阵列在所述第三方向的垂直距离Dz达到第一极限距离；步骤S44：沿所述第一方向和第二方向移动所述PD阵列，同时调节所述PD阵列关于第一方向、第二方向和第三方向旋转，直至所述光电流在所述第一方向和第二方向上均达到最大。所述光器件的耦合系统还包括控制装置，所述控制装置控制所述六轴耦合装置，所述步骤S4中通过所述控制装置对所述PD阵列沿所述第一方向、第二方向和第三方向的移动进行控制。所述步骤S4还包括步骤S45：沿所述第三方向按照所述第二步进距离移动所述PD阵列，同时通过所述相机监控装置对阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，直至所述光电流达到最大；所述第三步进距离大于所述第二步进距离且小于所述第一步进距离。所述步骤S41中还包括：沿所述第一方向和第二方向按照第二步进距离移动所述PD阵列，同时通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，直至所述光电流在所述第一方向、第二方向和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光器件的耦合系统，其特征在于，包括六轴耦合装置、三维移动装置、电流检测装置以及相机监控装置；所述六轴耦合装置包括六轴移动平台以及用于夹持PCBA板的PCBA夹具，所述PCBA板用于电性连接PD阵列；所述六轴移动平台带动所述PCBA夹具沿第一方向、第二方向和第三方向平移以及关于所述第一方向、第二方向和第三方向旋转；所述三维移动装置包括三维移动平台、用于固定阵列波导光栅的AWG固定组件以及用于夹持光纤的尾端的尾纤夹持组件；所述尾纤夹持组件带动所述光纤移动以与所述阵列波导光栅保持平齐；所述三维移动平台带动所述阵列波导光栅沿所述第一方向、第二方向和第三方向平移；所述电流检测装置与所述PCBA板电性连接，用于检测所述PD阵列产生的光电流；所述相机监控装置用于对所述PD阵列与所述阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控；所述第一方向和第二方向位于水平面内且相互垂直，所述第三方向垂直于所述水平面。

【技术特征摘要】
1.一种光器件的耦合系统，其特征在于，包括六轴耦合装置、三维移动装置、电流检测装置以及相机监控装置；所述六轴耦合装置包括六轴移动平台以及用于夹持PCBA板的PCBA夹具，所述PCBA板用于电性连接PD阵列；所述六轴移动平台带动所述PCBA夹具沿第一方向、第二方向和第三方向平移以及关于所述第一方向、第二方向和第三方向旋转；所述三维移动装置包括三维移动平台、用于固定阵列波导光栅的AWG固定组件以及用于夹持光纤的尾端的尾纤夹持组件；所述尾纤夹持组件带动所述光纤移动以与所述阵列波导光栅保持平齐；所述三维移动平台带动所述阵列波导光栅沿所述第一方向、第二方向和第三方向平移；所述电流检测装置与所述PCBA板电性连接，用于检测所述PD阵列产生的光电流；所述相机监控装置用于对所述PD阵列与所述阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控；所述第一方向和第二方向位于水平面内且相互垂直，所述第三方向垂直于所述水平面。2.如权利要求1所述的光器件的耦合系统，其特征在于，所述相机监控装置包括第一CCD相机、第二CCD相机和第三CCD相机，所述第一CCD相机、第二CCD相机和第三CCD相机两两垂直，分别用于从所述第一方向、第二方向和第三方向上对所述PD阵列与所述阵列波导光栅之间的相对位置和相对距离进行监控。3.如权利要求1所述的光器件的耦合系统，其特征在于，所述光器件的耦合系统还包括控制装置，所述控制装置连接至所述六轴移动平台并控制所述PCBA夹具沿第一方向、第二方向和第三方向平移；所述控制装置控制所述PCBA夹具在所述第一方向和第二方向上均按照至少两个不同的步进距离依次移动。4.如权利要求1所述的光器件的耦合系统，其特征在于，所述AWG固定组件包括吸附头、与所述吸附头连接的气体管路以及与所述气体管路连接的气泵源，所述吸附头用于吸附固定所述阵列波导光栅。5.一种光器件的耦合方法，基于权利要求1所述的光器件的耦合系统，其特征在于，包括：步骤S1：将所述PD阵列键合于所述PCBA板上，并将所述PCBA板固定于所述PCBA夹具上；将所述电流检测装置与所述PCBA板连接；步骤S2：将所述阵列波导光栅固定于所述AWG固定组件上，并调节所述尾纤夹持组件使所述光纤与所述阵列波导光栅保持平齐；步骤S3：调节所述三维移动装置使所述阵列波导光栅移动至PD阵列的正上方，并使所述阵列波导光栅的出光波导口与所述PD阵列对准；步骤S4：通过所述相机监控装置对所述阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离进行监控，根据相机监控装置所监测到的阵列波导光栅与PD阵列之间的相对位置和相对距离以及电流检测装置所检测到的光电流，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄劲威，孙辉，季红岩，庄礼杰，
申请(专利权)人：深圳市亚派光电器件有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44