plc光分路器封裝技術(shù)

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1、平面光波導(dǎo)（PLC）分路器封裝技術(shù)目前光分路器主要有兩種類(lèi)型：一種是采用傳統(tǒng)光無(wú)源器件制作技術(shù)（拉錐耦合方法）生產(chǎn)的熔融拉錐式光纖分路器；另一種是采用集成光學(xué)技術(shù)生產(chǎn)的平面光波導(dǎo)（PLC）分路器。PLC分路器是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，然而PLC分路器的封裝是制造PLC分路器中的難點(diǎn)?！　LC分路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)?！　LC分路器的封裝是指將平面波導(dǎo)分路器上的各個(gè)導(dǎo)光通路（即波導(dǎo)通路）與光纖陣列中的光纖一一對(duì)準(zhǔn)，然后用特定的膠（如環(huán)氧膠）將其粘合在一起的技術(shù)。其中PLC分路器與光纖陣列的對(duì)準(zhǔn)精確度是該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。PLC分路器的封裝

2、涉及到光纖陣列與光波導(dǎo)的六維緊密對(duì)準(zhǔn)，難度較大。當(dāng)采用人工操作時(shí)，其缺點(diǎn)是效率低，重復(fù)性差，人為因素多且難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；纳a(chǎn)等?！　LC分路器實(shí)物照片?！　LC分路器的制作　　PLC分路器采用半導(dǎo)體工藝（光刻、腐蝕、顯影等技術(shù)）制作。光波導(dǎo)陣列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上實(shí)現(xiàn)1、1等分路；然后，在芯片兩端分別耦合輸入端以及輸出端的多通道光纖陣列并進(jìn)行封裝。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和實(shí)物照片分別如圖1、2所示?！　∨c熔融拉錐式分路器相比，PLC分路器的優(yōu)點(diǎn)有：（1）損耗對(duì)光波長(zhǎng)不敏感，可以滿足不同波長(zhǎng)的傳輸需要。（2）分光均勻

3、，可以將信號(hào)均勻分配給用戶(hù)。（3）結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，可以直接安裝在現(xiàn)有的各種交接箱內(nèi)，不需留出很大的安裝空間。（4）單只器件分路通道很多，可以達(dá)到32路以上。（5）多路成本低，分路數(shù)越多，成本優(yōu)勢(shì)越明顯。　　同時(shí)，PLC分路器的主要缺點(diǎn)有：（1）器件制作工藝復(fù)雜，技術(shù)門(mén)檻較高，目前芯片被國(guó)外幾家公司壟斷，國(guó)內(nèi)能夠大批量封裝生產(chǎn)的企業(yè)很少。（2）相對(duì)于熔融拉錐式分路器成本較高，特別在低通道分路器方面更處于劣勢(shì)?！　LC分路器封裝技術(shù)　　PLC分路器的封裝過(guò)程包括耦合對(duì)準(zhǔn)和粘接等操作。PLC分路器芯片與光纖陣列的耦合對(duì)準(zhǔn)有手工和自動(dòng)兩種，它們依賴(lài)

4、的硬件主要有六維精密微調(diào)架、光源、功率計(jì)、顯微觀測(cè)系統(tǒng)等，而最常用的是自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，它是通過(guò)光功率反饋形成閉環(huán)控制，因而對(duì)接精度和對(duì)接的耦合效率高?！　LC分路器封裝主要流程如下：　?。?）耦合對(duì)準(zhǔn)的準(zhǔn)備工作：先將波導(dǎo)清洗干凈后小心地安裝到波導(dǎo)架上；再將光纖清洗干凈，一端安裝在入射端的精密調(diào)整架上，另一端接上光源（先接6.328微米的紅光光源，以便初步調(diào)試通光時(shí)觀察所用）?！　。?）借助顯微觀測(cè)系統(tǒng)觀察入射端光纖與波導(dǎo)的位置，并通過(guò)計(jì)算機(jī)指令手動(dòng)調(diào)整光纖與波導(dǎo)的平行度和端面間隔?！　。?）打開(kāi)激光光源，根據(jù)顯微系統(tǒng)觀測(cè)到的X軸和Y軸的圖像，并借助

5、波導(dǎo)輸出端的光斑初步判斷入射端光纖與波導(dǎo)的耦合對(duì)準(zhǔn)情況，以實(shí)現(xiàn)光纖和波導(dǎo)對(duì)接時(shí)良好的通光效果。　?。?）當(dāng)顯微觀測(cè)系統(tǒng)觀察到波導(dǎo)輸出端的光斑達(dá)到理想的效果后，移開(kāi)顯微觀測(cè)系統(tǒng)?！　。?）將波導(dǎo)輸出端光纖陣列（FA）的第一和第八通道清洗干凈，并用吹氣球吹干。再采用步驟(2)的方法將波導(dǎo)輸出端與光纖陣列連接并初步調(diào)整到合適的位置。然后將其連接到雙通道功率計(jì)的兩個(gè)探測(cè)接口上?！　。?）將光纖陣列入射端6.328微米波長(zhǎng)的光源切換為1.310/1.550微米的光源，啟動(dòng)光功率搜索程序自動(dòng)調(diào)整波導(dǎo)輸出端與光纖陣列的位置，使波導(dǎo)出射端接收到的光功率值最大，

6、且兩個(gè)采樣通道的光功率值應(yīng)盡量相等（即自動(dòng)調(diào)整輸出端光纖陣列，使其與波導(dǎo)入射端實(shí)現(xiàn)精確的對(duì)準(zhǔn)，從而提高整體的耦合效率）?！　D3.1分支PLC分路器芯片封裝結(jié)構(gòu)　　（7）當(dāng)波導(dǎo)輸出端光纖陣列的光功率值達(dá)到最大且盡量相等后，再進(jìn)行點(diǎn)膠工作?！　。?）重復(fù)步驟（6），再次尋找波導(dǎo)輸出端光纖陣列接收到的光功率最大值，以保證點(diǎn)膠后波導(dǎo)與光纖陣列的最佳耦合對(duì)準(zhǔn)，并將其固化，再進(jìn)行后續(xù)操作，完成封裝?！　≡谏厦娴鸟詈蠈?duì)準(zhǔn)過(guò)程中，PLC分路器有8個(gè)通道且每個(gè)通道都要精確對(duì)準(zhǔn)，由于波導(dǎo)芯片和光纖陣列（FA）的制造工藝保證了各個(gè)通道間的相對(duì)位置，所以只需把PLC

7、分路器與FA的第一通道和第八通道同時(shí)對(duì)準(zhǔn)，便可保證其他通道也實(shí)現(xiàn)了對(duì)準(zhǔn)，這樣可以減少封裝的復(fù)雜程度。在上面的封裝操作中最重要、技術(shù)難度最高的就是耦合對(duì)準(zhǔn)操作，它包括初調(diào)和精確對(duì)準(zhǔn)兩個(gè)步驟。其中初調(diào)的目的是使波導(dǎo)能夠良好的通光；精確對(duì)準(zhǔn)的目的是完成最佳光功率耦合點(diǎn)的精確定位，它是靠搜索光功率最大值的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)接光波導(dǎo)需要6個(gè)自由度；3個(gè)平動(dòng)（X、Y、Z）和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)（α、β、g），要使封裝的波導(dǎo)器件性能良好，則對(duì)準(zhǔn)的平動(dòng)精度應(yīng)控制在0.5微米以下，轉(zhuǎn)動(dòng)精度應(yīng)高于0.05度?！　?×8分支PLC分路器的封裝　　對(duì)1分支PLC分路器進(jìn)行封裝，封裝

8、的耦合對(duì)準(zhǔn)過(guò)程采用上面介紹的封裝工藝流程。對(duì)準(zhǔn)封裝后的結(jié)構(gòu)如圖3所示，封裝的組件由PLC分路器芯片和光纖陣列組成。在PLC分路器芯片的連接部位，為了確