一种硅光器件耦合方法及系统与流程

本发明属于光通讯制造及封装的，具体涉及一种硅光器件耦合方法及系统。

背景技术：

1、在硅光模块，尤其是接收端光组件（如rxfa）的封装中，光纤端面、透镜与光电探测器（pd）芯片之间的轴向间隙（gap）以及横向对准精度，是决定光耦合效率与器件性能的关键。

2、传统控制方法多采用机械探针接触式测量或简单的z轴机械限位，探针接触光学面可能引入颗粒、划痕或有机残留，影响光学性能，同时接触力会导致微结构变形，尤其在芯片薄化或透镜精密装配中更为敏感。而z轴机械限位，受机械系统回差、温漂及探针磨损影响，间隙控制精度通常难以持续优于数微米。

3、另一方面，在进行找光对准时，常规的螺旋或者光栅式扫描方式难以兼顾搜索效率与精度，尤其是在初始信号捕获阶段，由于光斑位置不确定区域较大，上述的扫描方式需要遍历大量点位，耗时较长。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种硅光器件耦合方法及系统，以解决现有技术中的问题。

2、为此，本发明一方面提供一种硅光器件耦合方法，包括：

3、预设第一光学元件与第二目标器件之间的相对位置，并控制所述相对位置的间隙距离在预设间隙值内；

4、在预设平面内，以预估的耦合中心为起点，基于第一预设路径进行光电探测扫描，以确定初始光斑位置；

5、基于初始光斑位置，基于第二预设路径进行至少两次耦合扫描，且第一次耦合的扫描范围以及步长大于第二次耦合的扫描范围以及步长，以确定最终精耦合位置；

6、基于最终精耦合位置，获取并记录对应的光学参数以及位置参数，并执行性能指标检测，判断是否满足工艺需求，如不满足，则重复上述步骤，直至满足工艺需求；

7、其中，所述在预设平面内，以预估的耦合中心为起点，基于第一预设路径进行光电探测扫描，以确定初始光斑位置包括：在xy平面内，控制搭载所述第一光学元件的多向运动机构，以回字形扫描路径在所述第二目标器件表面进行光电探测，以确定所述初始光斑位置；所述回字形扫描路径为由内向外逐圈扩大的方形闭环路径；在进行光电探测扫描时，实时监测光电探测器的输出信号，当所述输出信号值第一次超过预设的触发阈值时，停止扫描，并以当前xy坐标信息作为初始光斑位置；

8、两次所述耦合扫描包括粗耦合扫描与精耦合扫描，且所述粗耦合扫描与所述精耦合扫描的第二预设路径均为十字形路径；其中所述粗耦合扫描以所述初始光斑位置为中心，在x和y方向上分别进行一维线性扫描，形成十字形扫描路径，定位粗耦合最佳位置；所述精耦合扫描以所述粗耦合最佳位置为中心，再次在x和y方向上分别进行一维线性扫描，以确定最终精耦合位置。

9、优选地，所述预设第一光学元件与第二目标器件之间的相对位置，并控制所述相对位置的间隙距离在预设间隙值内包括：

10、通过高分辨率侧视相机获取所述第一光学元件与所述第二目标器件表面的相对位置图像；

11、基于预设算法计算所述第一光学元件与所述第二目标器件的表面相对位置图像之间的z向间隙值；

12、控制多向运动机构移动所述第一光学元件靠近所述第二目标器件，且使所述第一光学元件靠近所述第二目标器件之间的z向间隙处于预设间隙值内。

13、优选地，还设置有安全距离阈值，当所述第一光学元件靠近所述第二目标器件之间的z向间隙小于所述安全距离阈值时，所述多向运动机构停止运动。

14、优选地，所述粗耦合扫描的扫描范围为±100μm，步长为1μm；所述精耦合扫描的扫描范围为±10μm，步长为0.5μm。

15、本发明第二方面提供一种硅光器件耦合系统，包括：

16、视觉间隙控制模块，用于实时监控所述第一光学元件与所述第二目标器件之间的z向距离以防碰撞；

17、多向运动模块，用于承载和移动所述第一光学元件；

18、光学信号检测模块，用于实时采集硅光器件输出的光电流或电压信号；

19、防撞保护模块，独立于所述视觉间隙控制模块，用于非接触式测量所述第一光学元件与所述第二目标器件的z向间隙；

20、载台模块，用于承载所述第二目标器件；

21、中央控制模块，与所述视觉间隙控制模块、所述多向运动模块、所述光学信号检测模块以及所述防撞保护模块电连接。

22、优选地，所述防撞保护模块至少包括激光位移传感器，所述视觉间隙控制模块至少包括高分辨率侧视相机。

23、优选地，所述第一光学元件为接收端光组件，所述第二目标器件为pd芯片。

24、优选地，所述多向运动模块包括x、y、z三轴高精度位移台，在z轴高精度位移台上设置吸嘴，通过吸嘴固定所述第一光学元件。

25、有益效果：

26、1.本发明通过视觉非接触式间隙控制与回字、十字组合扫描方式，实现了硅光器件耦合过程的高效、高精度与高可靠性，其中视觉控制直接保障了工艺洁净度与亚微米级间隙精度，避免了传统接触式方法的污染与损伤。而回字形扫描快速捕获光信号区域，显著缩短初始搜索时间。并通过采用十字形粗、精两级扫描在效率与精度间取得优化平衡，快速收敛至最佳耦合位置；独立防撞保护为精密芯片提供了主动安全屏障。

1.一种硅光器件耦合方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的硅光器件耦合方法，其特征在于，所述预设第一光学元件与第二目标器件之间的相对位置，并控制所述相对位置的间隙距离在预设间隙值内包括：

3.根据权利要求2所述的硅光器件耦合方法，其特征在于，还设置有安全距离阈值，当所述第一光学元件靠近所述第二目标器件之间的z向间隙小于所述安全距离阈值时，所述多向运动机构停止运动。

4.根据权利要求1所述的硅光器件耦合方法，其特征在于，所述粗耦合扫描的扫描范围为±100μm，步长为1μm；所述精耦合扫描的扫描范围为±10μm，步长为0.5μm。

5.一种硅光器件耦合系统，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的硅光器件耦合方法，包括：

6.根据权利要求5所述的硅光器件耦合系统，其特征在于，所述防撞保护模块至少包括激光位移传感器，所述视觉间隙控制模块至少包括高分辨率侧视相机。

7.根据权利要求5所述的硅光器件耦合系统，其特征在于，所述第一光学元件为接收端光组件，所述第二目标器件为pd芯片。

8.根据权利要求5所述的硅光器件耦合系统，其特征在于，所述多向运动模块包括x、y、z三轴高精度位移台，在z轴高精度位移台上设置吸嘴，通过吸嘴固定所述第一光学元件。