本发明专利技术涉及一种光波导器件和光纤阵列的自动对准及其通道能量均衡技术，计算机判断并控制微调架沿Ｘ和Ｙ方向扫描移动，精细对准是通过调整两个通道的功率值达到预定值来实现。其通道能量均衡是计算机通过判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，来控制微调架２沿Ｘ和Ｙ方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止。其中一种简单的方法是计算机开始采集两个通道的功率值，反馈值是该两个通道的功率值的差的绝对值。另一种较精确的方法是计算机开始采集Ｎ个通道的功率值，取出最大值Ｐ↓［ｍａｘ］和最小值Ｐ↓［ｍｉｎ］，计算功率不均匀度Δ＝Ｐ↓［ｍａｘ］－Ｐ↓［ｍｉｎ］，计算机利用两个通道的功率值的差、功率不均匀度Δ做为反馈信号来实现其通道能量均衡。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光波导器件和光纤阵列的自动对准及其通道能量均衡技术，是光波导器件的各导光通路(也即波导)和光纤阵列中的光纤一一对准，并将其粘接在一起的封装技术，其中波导器件和光纤阵列的精确对准是关键技术。
技术介绍
光波导器件的耦合封装是指将波导器件上的各导光通路(也即波导)和光纤阵列中的光纤一一对准，再采用光学胶(通常是环氧胶)将其粘接在一起的技术。其中波导器件和光纤阵列的精确对准是该项技术的关键。图1、2和图3是一般波导器件的示意图，图4、5和图6是光纤阵列的示意图。从图中可以看出，波导器件(输出端)中的波导在同一个平面上，且相互间距为D微米，波导本身的尺寸一般只有几个微米，而光纤阵列输出端的各光纤也在同一平面内，相互间距也为D微米，光纤纤芯的尺寸为8～9微米，因此，要想让波导器件输出端的各个波导和光纤阵列输出端的各光纤一一平行对准，对准误差必须非常的小，因此难度是很大的。衡量波导器件和光纤阵列对准情况有两个判据(1)一个是要求各个通道的功率值P1，P2……PN保持最大，(2)各个通道的功率值之间的差别尽量保持最小。按图4所示，光纤阵列上的光纤应在同一平面且相互间距为D微米，和波导器件上的输出波导一一对应。但实际上由于制作光纤阵列工艺上的问题等，光纤阵列上的光纤并非完全准确的处于同一个平面内，且他们之间的距离也并非准确的为D微米，总存在着一些误差，这样按上述方法对准波导器件和光纤阵列就出现了如下问题光纤阵列的第一通道位置很准确，功率值P1为最大，但第N通道(或其它通道)的位置并非最佳位置，PN(或其它通道的功率值)也并非真正的最大值，图8给出了这种情况的示意图。在图8中，虚线矩形在实线圆形正中心时，波导和光纤处于最理想的对准位置，如第一通道和第二通道属于这种情况，P1和P2取最大值；如果虚线矩形的一部分处在实线圆形的外面时，波导和光纤会大大偏离理想的对准位置，如第N通道和第N-1通道等属于这种情况，PN和PN-1会大大偏离最大值；由于如上所述光纤阵列本身的原因，实际上输出光纤阵列上各个通道的功率值不可能都同时达到最大，但按上述对准方法，会导致第一通道的功率值最大，其他通道的功率值可能偏小，使不同通道间的功率值差变大，既不能很好地符合对准判据(1)也不能很好地符合对准判据(2)。专利申请99801271对准光纤阵列的方法给出了最新技术，但无论是对准精度和扫描过程均存在一些技术问题，更没有解决通道能量均衡问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了使封装出来的波导器件能够很好地满足光通信系统的需要，应尽量满足两个对准判据，既尽量作到(1)各个通道的功率值P1，P2……PN保持最大，和(2)各个通道的功率值之间的差别尽量保持最小。本专利技术的技术方案是给出了一种光波导器件和光纤阵列自动对准及其通道能量均衡技术，包括通道功率值的检测，取反馈值，计算机判断并控制微调架沿X和Y方向扫描移动，计算机通过判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，控制微调架2沿X和Y方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止。其中一种简单的方法是计算机开始采集两个通道的功率值，反馈值是该两个通道的功率值的差的绝对值，如一个通道是PJ，J代表N个通道的中的任意一个，另一个通道是PK，K代表J以外的任意一个通道，反馈值Δ＝|PJ-PK|来控制微调架2沿X和Y方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止。另一种较精确的方法是计算机开始采集N个通道的功率值P1，P2……PN，对它们进行比较，取出最大值Pmax和最小值Pmin，计算功率不均匀度Δ＝Pmax-Pmin，计算机利用功率不均匀度Δ做为反馈信号，指挥微调架2按预定范围扫描，直到Δ的值变到预先设定的值为止。波导器件端面和光纤阵列端面平行的实现计算机控制电荷耦合器件CCD1和CCD2移动到波导器件的输入端，通过计算机的显示器可观察到光纤阵列1和波导器件输入端的上表面和侧面，通过图象处理的办法判断光纤阵列1的端面和波导器件输入端的端面之间的夹角，与设定值比较，调节光纤阵列1，使其端面和波导器件的输入端面平行，对波导器件的输出端采用同样的方法。波导输入端的粗对准通过电荷耦合器件CCD1观察波导输入端和光纤阵列1的上表面放大了的图象，通过电荷耦合器件CCD2观察波导输入端和光纤阵列1的侧面放大了的图象，利用这些图象信息读出坐标值与设定值比较，计算机控制微调架1运动来实现波导器件的输入端和光纤阵列1的粗对准，再将光纤阵列2移开，通过CCD3利用计算机的显示器来观察透过波导器件的光斑，当光斑变为最亮时，就认为波导输入端的粗对准完成。然后进行波导输出端的粗对准，通过电荷耦合器件CCD1观察波导输入端和光纤阵列2的上表面放大了的图象，通过电荷耦合器件CCD2观察波导输入端和光纤阵列2的侧面放大了的图象，利用这些图象信息，计算机控制微调架2运动来实现波导器件的输出端和光纤阵列2的对准，当功率计上显示第一通道或第K通道有部分光能量时(假设读数值为P1)，就认为波导输出端的粗对准完成了。波导输出、输入端的精细对准是通过调整两个通道的功率值达到预定值来实现，首先计算机控制光纤阵列2沿Z轴移动到很靠近波导器件的位置，然后光纤阵列2沿X和Y方向扫描。在扫描开始前，先设定好扫描范围、步长、起始点和能量期望值，光纤阵列2从起始点开始按步长移动，每移动一步，计算机就读取功率计上的波导器件第K通道的能量值，并比较该值Pnow和上一步移动完成后的能量值Plast，如果Pnow大于Plast，则光纤阵列2继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动；同样继续采集并比较Pnow和Plast的值，如果Pnow大于Plast，则光纤阵列2继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转90度继续移动，如果Pnow大于Plast，则光纤阵列2继续按原来方向移动，否则运动方向顺时针旋转180度继续移动，直到找到能量预期值的位置为止。然后保持微调架2不动，通过改变能量预期值的大小，重复上述方法，最终找到J通道能量最大值的位置，当这个过程完成后，波导器件的第K通道对准就完成了。需要说明的是，在微调架2带动光纤阵列2根据能量反馈信息沿X和Y方向扫描寻找能量预期值的位置时，如果扫描范围过大，从图7中可看出，阵列光纤2可能和波导器件碰撞到一起(由于波导器件和光纤阵列的端面存在倾斜角且二者距离很小的缘故)，为了防止这种情况发生，当光纤阵列2沿Y轴向上移动时，它同时要沿Z轴向远离波导器件的方向移动适当的距离，反之亦然。在实现波导输入端的精细对准时也采取这种做法。然后计算机控制微调架2开始沿Z方向转动，使波导器件的输出波导J和光纤阵列的输出光纤J对准，这样功率计上的第J个通道读数值为PJ，计算机通过采集功率计上的功率值PK并将其做为反馈信息来指挥微调架2转动，直到找到PJ为最大值的位置。因为转动轴不一定在光纤阵列的中心，所以微调架2转动时，光纤阵列的K通道可能会偏离最佳位置，使PK值变小，因此微调架2转动时也需要同时沿X和Y方向移动，以保持光纤阵列第J通道的最佳位置。最后，当PJ和PK同时保持最大值时，就认为对准完成了。其中J是1～N中的任意一个，K是1～N中J以外中的任意一个。J与K是的距离越远越好。一般K是前N/2个通道中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光波导器件和光纤阵列的自动对准及其通道能量均衡技术，包括波导器件端面和光纤阵列端面平行的实现、波导输出、输入端的粗对准、波导输出、输入端的精细对准，其特征是波导输出、输入端的精细对准完成后，计算机通过判断通道间功率差作为反馈值与预先设定的值相比较，来控制微调架２沿Ｘ和Ｙ方向扫描移动，直到反馈值变到预先设定的值为止。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马卫东，杨涛，许远忠，
申请(专利权)人：武汉光迅科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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