光波导耦合系统

概述

概述

在光通讯器件中，由光纤阵列和光波导封装而成的光波导分路器芯片，无论是在骨干网、通信干线上的密集波分复用器还是光纤到户接入网技术中，都得到广泛的使用。在光通信网络中，光波导器件是必不可少的器件，从高端的AWG到简单的分束器。其中AWG主要用于骨干网中，它们的作用就是充分利用光的特性来增加通信容量。而分束器主要用于非骨干网，例如FTTH（光纤到户）就会大量的用到它，其作用有些类似我们计算机网络中的HUB。要想使用这些光波导器件，首先要解决的就是光波导与光纤或FA的封装，而其中最关键的问题是解决光波导与光纤或FA的低损耗对接。 Dimension-labs搭建的波导耦合系统耦合精度高，系统操作简单，可根据用户需求自由定制解决方案。

不同波导结构实现不同器件功能结构示意图

1.系统介绍

波导耦合系统是指利用波导结构实现光信号耦合和传输的系统。它能够将光信号从一个介质或波导高效地传输到另一个介质或波导，同时保持光信号的完整性和稳定性。Dimension-labs搭建的波导耦合系统核心模块包括六维精密手动调节台、定制化夹具（光纤、波导芯片等）、四维可调芯片台（可加温控）、多维显微观察系统、探针座、光学平台、光源、光功率、点胶机、UV机等。常见的耦合方式包括直接耦合和间接耦合，而波导类型则包括平面波导、光纤波导等。在结构上，耦合系统由输入波导、耦合区域和输出波导三部分组成。输入波导用于接收并传输光信号，耦合区域则实现光信号在两个波导之间的传输和耦合，输出波导则用于接收并输出耦合后的光信号。输入输出端口用于连接光源和探测器等外部设备；控制系统则用于对系统的运行进行监控和调节。

方案示意图

2.优势与特点

●高效低损耗传输：通过优化耦合结构（如锥形波导、光栅耦合器），实现>90%的耦合效率，显著降低光信号衰减。

●紧凑性与可扩展性：片上波导尺寸可达微米级，支持大规模光子集成。

●环境稳定性强：相比自由空间光学系统，波导结构对振动、温度变化不敏感，适用于工业级应用。

●模块化设计：系统可适配多种器件（如Splitter、AWG/VOA、硅光芯片），通过调整波导形状、尺寸或耦合方式（端面/光栅/空间耦合），满足不同应用需求。

●多材料与多平台兼容：兼容硅基、III-V族化合物、聚合物等多种材料，支持与CMOS工艺集成。

●可根据客户应用提供定制化解决方案。

3.耦合系统过程

●安装芯片和光纤

●光纤与芯片粗略对准

●耦合对准

●优化和点胶

●UV固化

●下料

4.物料清单

	名称	型号	描述	数量
光机/光学元件	水平光纤夹具	DL-GXJJ-SP-125	适配六轴耦合台、直径为0.125mm光纤	2
	XYZ齿轮齿条式三维滑台	DL-LL32040-A	XYZ三轴调节滑台台面尺寸40*40mm，行程10mm	2
	25mm光学接杆	DL-JG25-600	直径25mm、长度600mm的不锈钢立柱	2
	接杆底座	DL-JGDZ-25	不锈钢底座	2
	叉压板	DL-CSYB-25	不锈钢压板	2
	接杆构造配件	DL-ZGAZ-L	铝合金黑色阳极氧化、适配直径25mm的不锈钢光学接杆	2
	夹具	DL-FBJJ-BD-5	5pcs铝合金阳极氧化发黑的非标连接件	1
	变倍物镜	DL-AMO150150	1.58X-12.6X 光学放大，工作距离52mm，物方数值孔径0.026-0.138，可加装物镜	1
	变倍物镜	DL-AMO070450	0.7-4.5X 光学放大，工作距离38mm，物方数值孔径0.035-0.155，可加装物镜	1
	同轴照明配件	AMOLED-65	LED环形照明，光源直径65mm	2
	相机	DL-CAM-1936x1216@80-B-U3	1936*1216，像元5.86μm，靶面1/1.2，帧率80	1
	相机	DL-CAM-1944x1096@60-B-U3	1944*1096，像元2.9μm，靶面1/2.8，帧率60	1
	面包板	DL-BZPB-L9060-13	铝合金黑色阳极氧化、尺寸900×600×13mm	1
	左手六轴位移台	DL-LBD60860L-A	XYZ轴行程（mm）粗调±6.5，微调±0.3 θX/θY/θZ行程（°） ±3°/±3°/±4° 轴数六轴导轨形式十字交叉滚柱导轨驱动位置左侧驱动主要材质铝合金表面处理黑色阳极氧化光轴中心高（mm） 130 XYZ轴分辨率（μm）粗调10，微调0.5 θX/θY/θZ分辨率（′） 0.49/0.46/0.55 净重（kg） 2.5	1
	右手六轴位移台	DL-LBD60860R-A	XYZ轴行程（mm）粗调±6.5，微调±0.3 θX/θY/θZ行程（°） ±3°/±3°/±4° 轴数六轴导轨形式十字交叉滚柱导轨驱动位置右侧驱动主要材质铝合金表面处理黑色阳极氧化光轴中心高（mm） 130 XYZ轴分辨率（μm）粗调10，微调0.5 θX/θY/θZ分辨率（′） 0.49/0.46/0.55 净重（kg） 2.5	1
	XY水平位移台	DL-L21360L-A	台面尺寸 60×60 行程（mm） ±6.5 维数二维轴的类型 XY轴驱动方式微分头驱动安装位置左侧驱动导轨形式十字交叉滚柱导轨材料铝合金表面处理黑色阳极氧化行程/周（mm） 0.5 最小读数（mm） 0.01 直线度（μm） 3 平行度（μm） 60 移动平行度（μm） 7 承载力（N） 196（20.0kgf）台面安装孔规格 M3、M4 净重（kg） 0.05 0.5	1
	Z轴水平升降位移台	DL-L1060Z-A	台面尺寸（mm） 60×60 行程（mm） 0~10 轴的类型 Z轴导轨形式十字交叉滚柱导轨驱动方式微分头驱动安装位置中间驱动材料铝合金表面处理黑色阳极氧化行程/周（mm） 0.5 最小读数（mm） 0.01 直线度（μm） 5 平行度（μm） 60 移动平行度（μm） 15 承载力（N） 49（5.0Kg）净重（kg） 0.35	1
	α轴位移台	DL-LBD1105060L-A	台面尺寸（mm）60×60 摆动角度范围（°） ±5 维数一维轴的类型 α轴导轨形式十字交叉滚柱导轨驱动方式微分头驱动安装位置左侧驱动材料铝合金表面处理黑色阳极氧化摆动中心高（mm） 50 摆动中心偏差（mm） ±0.04 最小读数（°） 0.0088 承载力（N） 58.8（6.0kg）净重（kg） 0.3	1