[發(fā)明專利]一種多波導(dǎo)與光纖尾纖陣列對準耦合的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2015-09-22
• 公開（公告）號: CN105158859B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王冬云;李珂;楊會;鄒同;舒曉武
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多波導(dǎo)與光纖尾纖陣列對準耦合的裝置及方法，屬于光學(xué)芯片與尾纖耦合技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著光通訊、光傳感的發(fā)展，集成光學(xué)器件功能越來越強大，波導(dǎo)端口數(shù)量也越來越多，尤其是AWG、光開關(guān)等陣列波導(dǎo)器件需要大量的尾纖與波導(dǎo)耦合，因此如何實現(xiàn)陣列波導(dǎo)與陣列光纖的精確耦合成為光器件制作必須考慮的關(guān)鍵技術(shù)。不同的光纖保護層材料、結(jié)構(gòu)對應(yīng)著不同的耦合技術(shù)，常用的是在光纖端頭加裝帶槽的支座，即LN塊技術(shù)(光纖槽支座)，該技術(shù)先在支座上劃出符合光纖尺寸的凹槽，用膠將光纖定位、粘在其中，磨斜、拋光，與波導(dǎo)精確耦合后用紫外膠粘合。該技術(shù)擴大了粘接面積，增強了粘接強度，有效解決了端面粘接的熱應(yīng)力問題。然而目前常常利用此技術(shù)實現(xiàn)單個波導(dǎo)分支與光纖的連接與耦合，對于多分支則需要多個支座的耦合，無疑是一項繁瑣的工作，且不利于器件的集成化、小型化。如對于現(xiàn)行的雙尾纖，需要兩個支座、兩次對準耦合，將兩分支耦合進兩根光纖分別測量其輸出功率，效率低，成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利于器件小型化和高效化的多波導(dǎo)與光纖尾纖陣列對準耦合的裝置及方法。

本發(fā)明的多波導(dǎo)與光纖尾纖陣列對準耦合的裝置，包括雙軸轉(zhuǎn)動裝置、波導(dǎo)芯片、多光纖槽支座和五維耦合調(diào)節(jié)臺；

雙軸轉(zhuǎn)動裝置包括靜塊、動塊、圓弧狀動塊和平臺；靜塊具有第一圓弧凹面，動塊由具有第二圓弧凹面的靜端、連接段和圓弧塊狀的動端依次固連而成，且第二圓弧凹面與動端的內(nèi)弧面相向，第一圓弧凹面與第二圓弧凹面的曲率半徑相同，且第一圓弧凹面的圓心軸a與第二圓弧凹面的圓心軸b平行，動端的外弧面與靜塊的第一圓弧凹面相貼合，且動端可在第一圓弧凹面上繞圓心軸a轉(zhuǎn)動，圓弧狀動塊的外弧面與動塊靜端的第二圓弧凹面相貼合，且圓弧狀動塊可在第二圓弧凹面上繞圓心軸b轉(zhuǎn)動，平臺的一端與圓弧狀動塊的內(nèi)弧面固定，平臺與上述兩條圓心軸a、b所確定的平面平行；且平臺上標記有a、b中線c在平臺上的正投影直線c’；

波導(dǎo)芯片置于平臺上，多光纖槽支座置于五維耦合調(diào)節(jié)臺上，其表面具有若干與波導(dǎo)芯片的波導(dǎo)分支平行的光纖槽，光纖槽內(nèi)置有光纖，相鄰光纖槽的間距與相鄰波導(dǎo)分支的間距相等，位于多光纖槽支座兩邊緣的第一光纖和第二光纖分別與第一功率計和第二功率計連接，五維耦合調(diào)節(jié)臺用于調(diào)節(jié)多光纖槽支座的坐標。

上述技術(shù)方案中，所述的平臺上固定有第三千分尺測微頭，第三千分尺測微頭連接推桿，推桿設(shè)于平臺上并垂直于直線c’，用于調(diào)節(jié)波導(dǎo)芯片在平臺上的坐標。

采用上述的裝置將多波導(dǎo)與光纖尾纖陣列對準耦合的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)調(diào)整波導(dǎo)芯片在平臺上的坐標，使波導(dǎo)芯片上位于邊緣的兩條波導(dǎo)分支的中線d與平臺上標記的c’對準；

2)利用五維耦合調(diào)節(jié)臺調(diào)整多光纖槽支座的坐標，使多光纖槽支座的一條邊緣光纖與波導(dǎo)芯片的一條邊緣波導(dǎo)分支對準，當該光纖連接的功率計示數(shù)最大時，實現(xiàn)該光纖與該條波導(dǎo)分支的精確耦合，記錄上述功率計示數(shù)數(shù)值A(chǔ)；

3)調(diào)節(jié)雙軸轉(zhuǎn)動裝置，使得波導(dǎo)芯片先繞距上述光纖最近的圓心軸轉(zhuǎn)動，當波導(dǎo)芯片的另一邊緣光纖連接的功率計示數(shù)達最大時，再使波導(dǎo)芯片繞另一條圓心軸轉(zhuǎn)動，至步驟2)中所述功率計示數(shù)再次達到最大；

4)重復(fù)步驟3)至兩個功率計的示數(shù)均達到預(yù)設(shè)要求，設(shè)可接受的光纖與波導(dǎo)的偏離值為d，則功率計的示數(shù)預(yù)設(shè)要求C應(yīng)滿足：

α=4.34(dω)2]]>

α=-10·lg(BA)]]>

C≥B

其中，ω為波導(dǎo)輸出的模斑半徑，α為波導(dǎo)與光纖的耦合損耗，B為光纖與波導(dǎo)的偏離值恰為d時光纖的輸出功率；