[發明專利]一種用于光引擎封裝的陣列透鏡耦合設備及方法

在審

• 申請號: 202211410577.0
• 申請日: 2022-11-11
• 公開（公告）號: CN116107042A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 高睿成;顏揚捷;張歡
• 申請（專利權）人: 江蘇鈮奧光電科技有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王美麗

本發明公開了一種用于光引擎封裝的陣列透鏡耦合設備及方法，包括底部平臺，所述底部平臺頂部相向的兩側分別安裝有運動機構耦合臺，其中一側的運動機構耦合臺上安裝有陣列透鏡夾取機構，另一側的運動機構耦合臺上安裝有收光FA固定機構，所述底部平臺頂部還安裝有耦合工作臺和多個圖像識別系統，所述耦合工作臺用于放置待進行陣列透鏡耦合的調制器光引擎。本發明的耦合方式采用開模平凸透鏡陣列，實現光引擎中單模光纖陣列與多通道調制器芯片陣列之間的模場匹配，無需光纖內模場轉換，有效提升耦合效率及耦合容差；同時，陣列透鏡的耦合封裝過程均采用自動圖像識別對位，自動快速耦合，有效提升了耦合精度及耦合效率。

技術領域

本發明涉及一種陣列透鏡耦合設備及方法，尤其涉及一種用于光引擎封裝的陣列透鏡耦合設備及方法。

背景技術

近年來，得益于我國重點發展人工智能、遠程醫療以及工業互聯網等新興產業，云計算和數據中心產業不斷發展，同時，大力推動5G網絡建設，這對高速率傳輸光模塊產生了極大的需求，包括200G、400G，以及在研的800G、1.6T光模塊。現階段傳輸速率在400G以下的光模塊發射端有三種方案：EML(Electro-Absorption?Laser，電吸收調制激光器)方案、SOImodulator?chip(Silicon?on?Insulator?modulator?chip，硅光調制器芯片)方案和LNOI(Lithium?niobate?on?insulator，薄膜鈮酸鋰調制器)方案。

由于薄膜鈮酸鋰調制器具有帶寬高、半波電壓低、尺寸小等諸多優勢，故使用薄膜鈮酸鋰調制器芯片的光模塊方案成為業界研究熱點。然而，該方案的光引擎封裝對耦合設備要求較高，也因此成為制約該類型模塊量產的主要因素。傳統耦合方案是將FA(FiberArray，光纖陣列)與調制器出光波導口進行直接端面耦合。但是該方案下，FA內部模斑轉換會引入額外熔接插損，且調制器芯片模斑大小變化會直接影響耦合效率。本專利方案通過使用透鏡陣列，可有效解決調制器芯片與FA之間的模場適配問題，提升耦合效率及耦合容差；同時定制自動耦合設備，可完成透鏡陣列的全自動識別、拾取、耦合、點膠及在線固化，實現光引擎高集成度耦合封裝工藝要求。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種用于光引擎封裝的陣列透鏡耦合設備及方法，提升光引擎封裝的生產效率及耦合精度的同時，增加耦合效率及耦合容差和可返工性。

技術方案：本發明包括底部平臺，所述底部平臺頂部相向的兩側分別安裝有運動機構耦合臺，其中一側的運動機構耦合臺上安裝有陣列透鏡夾取機構，另一側的運動機構耦合臺上安裝有收光FA固定機構，所述底部平臺頂部還安裝有耦合工作臺和多個圖像識別系統，所述耦合工作臺用于放置待進行陣列透鏡耦合的調制器光引擎。

所述陣列透鏡夾取機構包括馬達安裝支架，所述馬達安裝支架安裝在運動機構耦合臺上，所述馬達安裝支架頂部安裝有第一壓力傳感器，底部安裝有馬達，所述馬達的運動部件及馬達安裝支架上均安裝有夾爪。

所述收光FA固定機構包括收光FA支架轉接板，所述收光FA支架轉接板安裝在運動機構耦合臺上，收光FA支架轉接板上安裝有第二壓力傳感器和收光FA，所述收光FA的尾部光纖連接光功率計，收光FA前端面接收來自調制器光引擎調制后經陣列透鏡匯聚后的光。

所述耦合工作臺頂部設有產品耦合臺，所述產品耦合臺上設有調制器光引擎、側邊反射鏡和端面反射鏡。

所述的運動機構耦合臺選用直線電機六軸耦合臺。

所述的圖像識別系統包括底部相機識別系統和頂部相機識別系統，所述底部相機識別系統安裝在底部平臺上，所述頂部相機識別系統安裝在龍門架運動系統上，所述龍門架運動系統安裝在底部平臺上，該龍門架運動系統上還安裝有點膠機構。

所述調制器光引擎包括光引擎基板，所述光引擎基板上設有調制器，所述調制器上設有多個波導口，所述陣列透鏡上陣列有多個透鏡，所述收光FA上集成有多根光纖，多個波導口、多個透鏡和多根光纖一一對應形成多路光路。