全自动PLC分路器耦合封装系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种全自动PLC分路器耦合封装系统和方法，属于光通信领域。该全自动PLC分路器耦合封装系统由输入光纤阵列（1）、PLC光分路器芯片（2）、输出光纤阵列（3）、激光光源（4）、散射光显微检测器（5）、双通道光功率计（6）、芯片后方显微监控摄像头（7）、芯片上方显微监控摄像头（8）、计算机（9）、步进电机（10、11）、UV灯电机和光学平台等组成。本发明专利技术通过散射光显微检测器和光功率计反馈形成闭环控制，实现自动对准耦合，提高了对接精度和耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
全自动PLC分路器耦合封装系统和方法
本专利技术涉及近场光学准确定位、快速扫描算法等先进技术，具体涉及一种基于全自动PLC分路器耦合封装系统和方法，属于电子信息领域，且特别涉及到光纤通信，属于新一代信息技术战略性新兴产业。
技术介绍
目前各国都在大力推广FTTH、FTTx的工程，国内随着FTTx (光纤接入网)建设的深入开展，市场对于PLC光分路器的需求明显增大，PLC光分路器可能是下一步无源器件市场需求的重点。作为系统的必要器件，PLC光分路器的使用数量将随着FTTX网络的部署节节上升。如何在不增加设备投入的情况下提高效率，是每个厂家都会考虑的问题。目前，手动和半自动式的光分路器封装设备(6维或5维调节架)存在几个瓶颈，一是时间域上的瓶颈:芯片与光纤阵列的端面对准消耗的时间和各个光通道检验消耗的时间，这些时间基本上取决于操作者的熟练程度、光学放大设备的精度和计算机控制算法的速度；二是现有的PLC分路器，光功率很大一部分在PLC分路器上衰减了，由于PLC是一个耦合后的裸器件，损耗值很大。本专利技术的目标就是通过尽可能降低封装的时间和降低光功率损耗来提高封装的效率、可靠性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是利用近场光学原理和快速扫描算法等先进技术，提供一种设计合理、方法简单、生产成本相对低廉、可靠性高、生产效率高的基于近场散射光的全自动PLC分路器耦合封装系统和方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种全自动PLC分路器耦合封装系统，其结构特点是:主要由输入光纤阵列(I)、PLC光分路器芯片(2)、输出光纤阵列(3)、激光光源(4)、散射光显微检测器(5)、双通道光功率计(6)、两个显微监控摄像头(7、8)、计算机(9)、两个步进电机(10、11)、UV灯电机和光学平台组成。所述的监控摄像头(7、8)分别置于芯片后方和上方，所述的激光光源(4)连接输入光纤阵列(I)的光纤，所述的双通道光功率计(6)分别连接输出阵列的第一和第八通道的光纤，所述的散射光显微检测器(5)以45度角对准PLC光分路器芯片(2)与输出光纤阵列(3)的上方。全自动PLC分路器耦合系统是一台适合于大规模生产的高性能全自动对准封装系统。全自动系统主要在于每个生产工序之间无需工程人员协助即可完成，其多功能性、扩展性、灵活性和人性化的操作设计都使其适合于现在无源器件生产所需要的快速、高合格率和低成本的趋势。—种全自动PLC分路器耦合封装方法，采用上述系统进行封装，其封装步骤为:A.清洗:清洗输入光纤阵列(I)、PLC光分路器芯片(2)和输出光纤阵列(3)的表面；B.固定:将输入光纤阵列(I)、PLC光分路器芯片(2)和输出光纤阵列(3)固定于六维精密调整架上。通过观看两个显微监控摄像头(7、8)输出到计算机(9)的图像，手动调节输入输出光纤阵列(1、3)的位置； C.输入端粗扫描:打开1310nm激光光源(4)，通过步进电机(11)带动输入光纤阵列(I)在YoZ平面按螺旋形移动，由散射光显微检测器(5 )监测输入光纤阵列(I)每移动一步所对应区域的图片并输出到计算机(9)，由计算机(9)利用一定的算法计算图片的光强度值，然后绘制出移动位置与光强度值的关系图，最后将输入光纤阵列(I)移动到对应的光强值最小的点的位置，则实现输入光纤阵列(I)的输出端和PLC光分路器芯片(2)的输入端的初步对准； D.输出端粗扫描:如步骤C，利用散射光显微检测器(5)的输出调整输出光纤阵列(3)的位置，然后将输出光纤阵列(3)移动到对应的光强值最小的点的位置，使PLC光分路器芯片(2)输出端与输出光纤阵列(3)的输入端对准； E.输入端细扫描:打开1310nm激光光源，通过步进电机(11)带动输入光纤阵列(1)，按弓字形移动，由双通道光功率计(6)检测输入光纤阵列(I)每移动一步所对应的光功率值，并输出到计算机(9)，由计算机(9)绘制出输入光纤阵列(I)移动位置与输出值的关系图，然后将输入光纤阵列(I)移动到对应的输出值最大的点的位置； F.输出端细扫描:如步骤E，通过双通道光功率计(6)输出数值，由计算机(9)控制步进电机(10)带动输出光纤阵列(3)，使输出光纤阵列(3)输出端接收到的光功率值最大，且两个采样通道的光功率值之差最小； G.涂胶:自动定位结束，通过步进电机(10、11)分别将输入光纤阵列(I)和输出光纤阵列(3)各沿X方向退出7mm，手动用棉签涂胶。步进电机将输入输出光纤阵列(1、3)复位，按步骤E和F的扫描方法进行微调，准确定位后，用UV灯照光使胶水固化。本专利技术所述的步骤B中，使用显微监控摄像机(7、8)，该摄像机将实物放大20倍，实时监控输入光纤阵列(1)、PLC光分路器芯片(2)和输出光纤阵列(3)之间的位置关系。本专利技术所述的步骤C和D中，利用散射光显微检测器(5)检测散射出来的光强度值分析输入光纤阵列(1)、PLC光分路器芯片(2)和输出光纤阵列(3)之间对准情况，当散射光显微检测器(5)检测到的光强度值为最小时，说明光纤对得越准，因此通过散射光显微检测器(5)反馈给计算机(9)的信息，计算机(9)可以控制步进电机(10、11)将输入输出光纤阵列(1、3)迅速移动到最佳位置。本专利技术所述的步骤C和D中，作为粗扫描，每一步移动lOum。本专利技术所述的步骤E和F中，双通道光功率计(6)分别接输出光纤阵列(3)的第一通道和第八通道的光纤，因为PLC光分路器芯片和光纤阵列的制造工艺保证了各个通道间的相对位置，所以只需把PLC分路器与光纤阵列的第一通道和第八通道同时对准，便可保证其他通道也实现了对准，这样可以减少封装的复杂程度。本专利技术所述的步骤E和F中，作为细扫描，每一步移动2um。本专利技术所述的步骤G中，点胶后，步进电机(10、11)沿X轴方向将输入输出光纤阵列(1、3)向PLC光分路器芯片(2)靠近,挤压物件,把气泡排干净。在上面的封装操作中最重要、技术难度最高的就是耦合对准操作，它包括初调和精确对准两个步骤。其中初调的目的是使PLC光分路器芯片能够良好的通光，它是靠散射光显微检测器搜索散射出来的光强度值最小值来实现的；精确对准的目的是完成最佳光功率耦合点的精确定位，它是靠搜索光功率最大值的程序来实现的。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果:1、通过机器视觉进行高精度的输入输出光纤阵列和PLC光分路器芯片位置判断，自动调整相应的预设位置，避免因操作员的视觉误差所导致的产品不稳定。有效提高端面平行的准确度，令封装更快更顺畅。2、通过机械视觉处理来进行初始光寻找，用散射光显微检测器检测1310nm波长激光光源通过输入输出光纤阵列和PLC光分路器芯片后散射出来的散射光强度值，无需切换光源，减少封装时间，降低生产成本。3,USB高速数据采集，采样速率高，数据传输速度快。4、由于利用了散射光显微检测器和双通道光功率计进行反馈，用过高速数据采集，结合快速扫描算法，全自动地对输入输出光纤阵列进行粗扫描和细扫描，迅速寻找最少损耗位置，比手动调芯更快、更准，且重复性更高，可配置步长、监测点等参数，以对应不同芯片的耦合特性。【附图说明】图1为本专利技术的全自动PLC光分路器耦合封装系统的主要结构示意图； 标号说明:(I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动PLC分路器耦合封装系统，主要包括输入光纤阵列（1）、PLC光分路器芯片（2）、输出光纤阵列（3）、激光光源（4）、散射光显微检测器（5）、双通道光功率计（6）、两个显微监控摄像头（7、8）、计算机（9）、两个步进电机（10、11）、UV灯电机和光学平台，其特征在于：所述的两个显微监控摄像头（7、8）分别置于PLC光分路器芯片（2）上方和后方，用于监测输入输出光纤阵列（1、3）与PLC光分路器芯片（2）之间的对准情况；所述的激光光源（4）连接输入光纤阵列（1）输入端的光纤；所述的双通道光功率计（6）分别连接输出光纤阵列（3）输出端的第一和第八通道的光纤；所述的散射光显微检测器（5）以45度角对准输出光纤阵列（3）输出端的上方，用于检测激光从通道散射出来的散射光；所述的步进电机（10、11）分别位于输入光纤阵列（1）和输出光纤阵列（3）的下方，用来带动输入输出光纤阵列（1、3）的移动；所述的计算机（9）与双通道光功率计（6）、散射光显微检测器（5）、步进电机（10、11）相连，计算机（9）通过双通道光功率计（6）和散射光显微检测器（5）反馈回来的信息，控制步进电机（10、11）的移动。...

【技术特征摘要】
1.一种全自动PLC分路器耦合封装系统，主要包括输入光纤阵列(I)、PLC光分路器芯片(2)、输出光纤阵列(3)、激光光源(4)、散射光显微检测器(5)、双通道光功率计(6)、两个显微监控摄像头(7、8)、计算机(9)、两个步进电机(10、11)、UV灯电机和光学平台，其特征在于:所述的两个显微监控摄像头(7、8)分别置于PLC光分路器芯片(2)上方和后方，用于监测输入输出光纤阵列(1、3)与PLC光分路器芯片(2)之间的对准情况；所述的激光光源(4)连接输入光纤阵列(I)输入端的光纤；所述的双通道光功率计(6)分别连接输出光纤阵列(3)输出端的第一和第八通道的光纤；所述的散射光显微检测器(5)以45度角对准输出光纤阵列(3)输出端的上方，用于检测激光从通道散射出来的散射光；所述的步进电机(10、11)分别位于输入光纤阵列(I)和输出光纤阵列(3)的下方,用来带动输入输出光纤阵列(1、3)的移动；所述的计算机(9)与双通道光功率计(6)、散射光显微检测器(5)、步进电机(10、11)相连，计算机(9)通过双通道光功率计(6)和散射光显微检测器(5)反馈回来的信息，控制步进电机(10、11)的移动。2.根据权利要求1所述的全自动PLC分路器耦合封装系统，其特征是:所述的激光光源(4)发出的光的波长为1310nm。3.根据权利要求1所述的全自动PLC分路器耦合封装系统，其特征是:所述的步进电机(10、11)由计算机(9)控制，可以前后、左右、上下移动，从而带动置于其上方的输入输出光纤阵列(1、3)在前后、左右、上下移动。4.根据权利要求1所述的全自动PLC分路器耦合封装系统，其特征是:所述的显微监控摄像头(7、8)用来米集输入光纤阵列(I)、PLC光分路器芯片(2)和输出光纤阵列(3)分别在XoZ和XoY平面上的图片，并放大20倍。5.根据权利要求1所述的全自动PLC分路器耦合封装系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗鹏，巢珍，张琦，张亿光，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31