CN110441030A - 一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法 - Google Patents

一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法 Download PDF

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CN110441030A CN201910672657.5A CN201910672657A CN110441030A CN 110441030 A CN110441030 A CN 110441030A CN 201910672657 A CN201910672657 A CN 201910672657A CN 110441030 A CN110441030 A CN 110441030A
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Abstract

本发明公开了一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法，该通道对准***包括宽带光源、准直器和探测器；宽带光源与第一光纤连接，第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，准直器与待耦合器件的任一输出通道预对准，准直器与探测器连接；宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经第一光纤、待耦合器件和准直器后，由探测器监测，以根据探测器的监测结果确定第一光纤和待耦合器件的通道是否对准。本发明的通道对准***解决了自动耦合中多通道自动对准问题，通过宽带光源、准直器和探测器之间的相互配合，降低了耦合对准的难度，提高了耦合效率和产品合格率。而且，***较简单，成本较低。

Description

一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法。
背景技术
平面波导类器件在光通信领域有广泛的应用，主要包含阵列波导光栅(ArrayedWaveguide Grating，简写为AWG)、PLC(Planar Lightwave Circui，PLC)型可调衰减器和MZI(Mach-Zehnder Interferometer，简写为MZI)型衰减器等。
例如，中国专利CN102540350A，提出了一种实现双线性温度补偿的温度不敏感型阵列波导光栅，中国专利CN107608029A，提出了一种阵列可调光衰减器及其衰减和制作方法等对介绍此类器件的应用领域和优势。此类器件均属于平面光波导类器件，器件芯片形式相近，因此，平面光波导类器件均可导入同一自动耦合生产平台中。对于大批量生产制造，芯片光路通道较窄，通道宽度一般为4.4μm X4.4μm，通道数较多(例如，典型值为4CH、24CH、48CH或96CH等)，通道间距较小(例如，典型值127μm或254μm)。与光器件芯片耦合的光纤纤带(Fiber Array，简写为FA)，对于单模光纤制作的纤带，纤芯直径为9μm，包层直径为125μm，纤芯间距典型值为254μm，纤带阵列通道数较多(例如，典型值为单通道、4CH、12CH、24CH、48CH或96CH等)。以上因素导致平面波导类光器件芯片与FA耦合生产过程中耦合对准难度大，易产生通道对准错误现象，最终导致产品耦合效率低、合格率低等问题。
目前，对于平面光波导器件芯片与FA手动耦合，主要借助于红光源进行通道对准，操作方式为：将待耦合器件芯片输入端接入红光源，通过显微镜观察红光在FA与芯片通道中传播情况，检验是否进行通道对准(手动耦合)。对于平面光波导器件芯片与FA自动耦合，由于设备不具有人眼识别红光源功能，因此前述耦合技术方法不适用于自动耦合，若开发视觉识别***难度大，成本过高，***较复杂。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种平面波导类器件的通道对准***及通道对准方法，其目的在于通过宽带光源、准直器和探测器之间的相互配合，降低了耦合对准的难度，提高了耦合效率和产品合格率。而且，***较简单，成本较低。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种平面波导类器件的通道对准***，所述通道对准***包括宽带光源、准直器和探测器；
所述宽带光源与第一光纤连接，所述第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准，所述准直器与所述探测器连接；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述准直器后，由所述探测器监测，以根据所述探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
优选地，所述待耦合器件包括多个输入通道和多个输出通道；
所述准直器具体包括第一准直器和第二准直器，所述第一准直器与所述待耦合器件的其中一个输出通道预对准，所述第二准直器与所述待耦合器件的另一个输出通道预对准；
所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第一准直器连接，所述第二探测器与所述第二准直器连接，其中，所述第一准直器与所述第二准直器之间的距离为所述待耦合器件的通道间距的整数倍；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件、所述第一准直器和所述第二准直器后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
优选地，所述通道对准***还包括耦合器，所述耦合器与所述宽带光源连接，所述第一光纤与所述耦合器连接；
所述耦合器用于将光信号分成两路，以将两路光信号分别输入至第一光纤的相应通道中。
优选地，在所述第一光纤和所述待耦合器件的通道对准后，所述待耦合器件的输出端与第二光纤预对准，其中，所述待耦合器件包括多个输出通道；
所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第二光纤的其中一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的另一个通道连接；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述第二光纤后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第二光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
优选地，所述通道对准***包括测试装置、可调激光器、起偏器和偏振控制仪，所述可调激光器与所述起偏器连接，所述起偏器与所述偏振控制仪连接；
在所述待耦合器件分别与所述第一光纤和所述第二光纤对准后，所述第一光纤与所述偏振控制仪连接，所述第二光纤与所述测试装置连接；
其中，所述可调激光器、所述起偏器和所述偏振控制仪共同配合发出信号，所述测试装置用于检测信号，以确定所述待耦合器件与所述第一光纤和所述第二光纤的耦合对准情况是否满足设定的光学指标。
优选地，所述准直器的光斑直径小于所述准直器与所述待耦合器件之间的距离；
所述准直器相对于水平面倾斜设定的角度，其中，所述设定的角度由所述待耦合器件的端面倾角而定。
优选地，所述宽带光源所输出的光信号的波长范围为800nm～1600nm，所述宽带光源包括ASE宽带光源。
优选地，所述通道对准***包括自动耦合装置，所述自动耦合装置用于耦合待耦合器件1与光纤2，所述自动耦合装置包括：夹持机构3和调节机构4，所述夹持机构3设置在所述调节机构4上；
所述夹持机构3包括滑台31和弹性件32，所述弹性件32的一端与所述滑台31连接；
所述夹持机构3用于夹持光纤2；所述调节机构4用于调节所述夹持机构3的姿态；
在所述调节机构4调节所述夹持机构3的姿态的过程中，根据所述弹性件32压缩状态的改变，监测所述光纤2与所述待耦合器件1之间的碰触状态，以使所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面平行。
优选地，所述夹持机构3还包括基座33和位移传感器341，所述位移传感器341设置在所述基座33上，所述弹性件32的另一端与所述基座33连接；
所述位移传感器341用于检测所述滑台31相对于所述位移传感器341的位移变化，以触发所述调节机构4调节所述夹持机构3的姿态；
其中，所述弹性件32压缩状态的改变，具体表现为所述滑台31相对于所述位移传感器341的位移变化。
按照本发明的另一方面，提供了一种平面波导类器件的通道对准方法，所述通道对准方法基于本发明所述的通道对准***而完成，所述通道对准方法包括：
将所述第一光纤和所述宽带光源连接，将所述第一光纤与所述待耦合器件的输入端预对准，将所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准；
判断所述探测器是否监测到光电流，根据所述探测器所监测到的光电流的情况，确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供一种平面波导类器件的通道对准***和通道对住方法，该通道对准***包括宽带光源、准直器和探测器；宽带光源与第一光纤连接，第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，准直器与待耦合器件的任一输出通道预对准，准直器与探测器连接。本发明的通道对准***解决了自动耦合中多通道自动对准问题，通过宽带光源、准直器和探测器之间的相互配合，降低了耦合对准的难度，提高了耦合效率和产品合格率。而且，***较简单，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的第一种通道对准***的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种待耦合器件与准直器之间的相对位置关系；
图3是本发明实施例提供的第二种通道对准***的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的十字找光法的辅助线示意图；
图5是本发明实施例提供的第三种通道对准***的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的第四种通道对准***的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的第五种通道对准***的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种自动耦合装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种夹持机构的结构示意图；
图10是本实施例提供的一种夹持机构的主视结构示意图；
图11是本实施例提供的一种夹持机构的俯视结构示意图；
图12是本发明实施例提供的另一种自动耦合装置的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的另一种夹持机构的结构示意图；
图14是本发明实施例提供的一种通道对准方法的流程示意图；
图15是本发明实施例提供的一种回字找光法对应的运动轨迹示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
本实施例提供一种平面波导类器件的通道对准***，如图1所示，所述通道对准***包括宽带光源、准直器和探测器。
其中，宽带光源所输出的光信号的波长范围为800nm～1600nm，在优选的方案中，宽带光源所输出的光信号的波长范围为1528nm～1565nm。例如所述宽带光源包括ASE(放大自发辐射)宽带光源，所述宽带光源也可以选择其他类型的光源，在此，不做具体限定。在实际应用场景下，采用ASE宽带光源作为通道找光所用光源，ASE宽带光源广泛应用在生产和实验室中，光源技术成熟，可使探测器更易的探测到光感，通道更易检测对准。
其中，准直器为多模准直器，多模准直器可以接收多种模式的光，多模准直器由于数值孔径较大，其探测光感范围较大，使得光路更易对准。在本实施例中，可以根据光斑直径、工作距离和接收波长等特性参数，选择合适的准直器。
在本实施例中，所述宽带光源用于与第一光纤连接，所述第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准，所述准直器与所述探测器连接。其中，所述第一光纤为待耦合光纤。
在实际使用中，所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述准直器后，由所述探测器监测，以根据所述探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
进一步地，所述通道对准***还包括连接器，所述连接器为光连接器，其中，所述连接器可以为FC型连接器，通过连接器将所述宽带光源和所述第一光纤建立连接，通过连接器可以减少插损，提高效率。此外，也可以采用熔接光纤的方式将第一光纤和宽带光源建立连接，或者，采用光纤对准器或MPO连接器等器件将所述第一光纤和宽带光源建立连接，所选择连接形式在此不做具体限定，保证能够满足耦合产品光学指标要求即可。
其中，第一光纤可以为单芯FA也可以为多芯FA，例如，第一光纤可以为剥去光纤涂覆层的裸光纤，采用剥去光纤涂覆层的裸光纤应用于波导类光器件芯片耦合测试，其端面需经过光纤切割刀切割平整，以减少光纤端面对光路插损IL、回损RL和偏振相关损耗PDL等的影响。
在具体应用场景下，第一光纤通过自动微调架控制其运动，使其在耦合通道所在的范围内运动，波导类光器件芯片耦合过程中，波导与光纤光路耦合对径向失配较敏感，其径向失配耦合效率ηx可以通过如下公式计算：
其中，ω为高斯光的模斑直径，dx为两光轴的径向间距。
基于此，第一光纤的端面与波导类光器件芯片入光端面平行之后，再进行找通道对准。关于第一光纤的端面与波导类光器件芯片入光端面找平行所涉及的部件以及找平行过程，下文会做具体描述。
当第一光纤为单芯光纤，所述待耦合器件的输入端为单通道，所述待耦合器件的输出端为多通道时，可以按照如图1所示的方式，进行通道对准。
在实际使用中，先对探测器进行存光，排除光路中插损，具体地，将探测器与宽带光源连接，以进行存光。然后，将第一光纤与宽带光源连接，具体地，可以采用连接器和法兰盘将第一光纤与宽带光源连接，再将第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，其中，可以采用已经耦合对准后的半成品作为参照物，进行预对准。最后，将准直器与待耦合器件的输出端预对准，可以采用已经耦合对准后的半成品作为参照物，通过探测器检测到的电流情况，判断确定准直器是否处于预对准位置。
在本实施例中，多模准直器由C-Lens和插针制成，其中C-Lens光学参数决定探测器能否较易接收到光。多模准直器中心波长应与宽带光源波长对应，一般选取多模准直器中心波长为850nm或1310nm，带宽为850/1310±50nm。多模准直器工作距离应选择适当，以免光纤与待耦合器件产生碰撞，多模准直器前端为一透镜，其中，工作距离为准直器中所包含的透镜的焦距，例如，典型值为4mm，该值取决于所选透镜的曲率半径。多模准直器插损IL应尽量小，一般要求IL<0.3dB，以增大探测光感灵敏度。
在实际应用场景下，准直器的光斑直径需选择合适数值，如果其直径过小，将使准直器与待耦合器件输出端波导较难对准，不能接收到待耦合器件所输出的光；如果多模直径过大，由于待耦合器件的相邻波导之间距离为一定值，且距离较小，准直器接收到的光可能是多个波导通道出射的光，导致误对准。在优选的实施例中，所述准直器的光斑直径小于所述准直器与所述待耦合器件之间的距离，以保证准直器的光斑直径与待耦合器件相匹配。
另外，如图2所示，由于待耦合器件的端面一般研磨成一定的倾角，以增大回损，为了使得准直器更易接收到待耦合器件所输出的光，所述准直器相对于水平面倾斜设定的角度，其中，所述设定的角度由所述待耦合器件的端面倾角而定。
按照前述方式，设置好各部件之间的连接关系和各部件之间的相对位置之后，开启宽带光源，若在探测器侧检测到电流，则第一光纤与待耦合器件的输入端的通道已经耦合对准，将第一光纤与待耦合器件粘接在一起。
如图3所示，探测器具体包括第一探测器和第二探测器，在第一光纤与待耦合器件对准后，移走准直器，将第二光纤与待耦合器件的输出端预对准，所述第一探测器与所述第二光纤的其中一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的另一个通道连接。其中，所述第二光纤为待耦合光纤，例如，所述第一探测器与所述第二光纤的第一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的最后一个通道连接。通过耦合算法对准其中一个通道后，再对准另一个通道。此时，待耦合器件与光纤处于粗对准的位置，此时光路插损不是同时最小的，需要进一步依据十字找光角度补偿法确定光纤的旋转角度，对光纤进行微调，使得光路插损最小。
具体地，通过记录这两通道对准时的坐标值，按照十字找光法计算出第二光纤的旋转角度，从而使两个通道同时对准。当第二光纤的两个通道同时对准后，第二光纤与待耦合器件对准。
十字找光角度补偿法的具体实现方式如下：
如图4所示，图中实线表示第二光纤在X轴方向上的截面，CH1和CH2为第二光纤的两个通道，其中，CH1连接第二探测器，CH2连接第一探测器，通道CH1和通道CH2之间的间距为L。确定旋转角度的步骤如下：经过前述方式进行粗找光后，第二光纤处于初始位置；以第一探测器进行十字找光，第二光纤上的通道CH2处于光路耦合位置点A(x1，y1)；以第二探测器进行十字找光，第二光纤上的通道CH1处于光路耦合位置点C，此时通道CH2在位置点B(x2，y2)处。根据位置点A和位置点B的坐标，计算补偿角度θ(即，旋转角度)，由三角函数关系可得：
Δx＝|x1-x2|
Δy＝|y1-y2|
则，补偿角θ转换成角度表示：
最后，根据位置A和位置B确定旋转方向，具体地：y1＜y2时，THZ向正方向转动；y1＞y2时，THZ向负方向转动。
在本实施例中，第二光纤的端面与波导类光器件芯片出光端面平行之后，再进行找通道对准。关于第二光纤的端面与波导类光器件芯片出光端面找平行所涉及的部件以及找平行过程，下文会做具体描述。
在待耦合器件与第一光纤和第二光纤均对准后，进一步对耦合后的器件进行测试，以进一步确定耦合对准情况。具体地，如图5所示，所述通道对准***包括测试装置、可调激光器、起偏器和偏振控制仪，所述可调激光器与所述起偏器连接，所述起偏器与所述偏振控制仪连接。
在所述待耦合器件分别与所述第一光纤和所述第二光纤对准后，所述第一光纤与所述偏振控制仪连接，所述第二光纤与所述测试装置连接；其中，所述可调激光器、所述起偏器和所述偏振控制仪共同配合发出信号，所述测试装置用于检测信号，以确定所述待耦合器件与所述第一光纤和所述第二光纤的耦合对准情况是否满足设定的光学指标，其中，光学指标包括耦合插损和中心波长等。
当第一光纤为多芯光纤，所述待耦合器件的输入端为多通道，所述待耦合器件的输出端为多通道时，可以按照如图6所示的方式，进行通道对准。
在实际使用中，先对探测器进行存光，排除光路中插损，具体地，将探测器与宽带光源连接，以进行存光。然后，将第一光纤与宽带光源连接，具体地，可以采用连接器和法兰盘将第一光纤与宽带光源连接，再将第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，其中，可以采用已经耦合对准后的半成品作为参照物，进行预对准。最后，将准直器与待耦合器件的输出端预对准，可以采用已经耦合对准后的半成品作为参照物，通过探测器检测到电流的情况，判断确定准直器是否处于预对准位置。
所述准直器具体包括第一准直器和第二准直器，所述第一准直器与所述待耦合器件的其中一个输出通道预对准，所述第二准直器与所述待耦合器件的另一个输出通道预对准。例如，所述第一准直器与所述待耦合器件的第一个通道连接，所述第二准直器与所述待耦合器件的最后一个通道连接。
所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第一准直器连接，所述第二探测器与所述第二准直器连接，其中，所述第一准直器与所述第二准直器之间的距离为所述待耦合器件的通道间距的整数倍。
进一步地，所述通道对准***还包括耦合器，所述耦合器与所述宽带光源连接，所述第一光纤与所述耦合器连接；所述耦合器用于将光信号分成两路，以将两路光信号分别输入至第一光纤的相应通道中。
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件、所述第一准直器和所述第二准直器后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
在各部件之间的连接关系和各部件之间的相对位置设置好之后，开启宽带光源，若在探测器侧检测到电流，结合第一探测器和第二探测器的探测结果，通过耦合算法对准其中一个通道后，再对准另一个通道。
通过记录这两通道对准时的坐标值计算出第一光纤的旋转角度，从而使两个通道同时对准。当第一光纤的两个通道同时对准后，第一光纤与待耦合器件对准，关于旋转角度的确定方法可以依据前述方式进行计算，在此，不再赘述。
在第一光纤与待耦合器件的输入端的通道已经耦合对准，将第一光纤与待耦合器件粘接在一起。
在所述第一光纤和所述待耦合器件的通道对准后，按照如图3所示的方式进行输出端耦合，所述待耦合器件的输出端与第二光纤预对准，其中，所述待耦合器件包括多个输出通道；所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第二光纤的其中一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的另一个通道连接。
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述第二光纤后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第二光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。例如，所述第一探测器与所述第二光纤的第一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的最后一个通道连接。通过耦合算法对准其中一个通道后，再对准另一个通道。此时，待耦合器件与光纤处于粗对准的位置，此时光路插损不是最小的，需要进一步依据十字找光法确定光纤的旋转角度，对光纤进行微调，使得光路插损最小。
具体地，通过记录这两通道对准时的坐标值，按照十字找光角度补偿法计算出第二光纤的旋转角度，从而使两个通道同时对准。当第二光纤的两个通道同时对准后，第二光纤与待耦合器件对准。
在待耦合器件与第一光纤和第二光纤均对准后，进一步对对准耦合后的器件进行测试，以进一步确定耦合对准情况。具体地，按照图5所示的方式进行测试即可，在此，不再赘述。
在另一个可选的方案中，根据光路的可逆性，可以按照如图7所示的方式进行第二光纤与待耦合器件的对准耦合。具体地，通道对准***包括宽带光源、连接器、光分路器、光适配器、准直器和探测器，所述宽带光源依次与连接器、光分路器和光适配器连接，其中，光分路器用于将宽带光源所发射的信号分成两路，光适配器与第二光纤的对应通道连接，第二光纤与待耦合器件的输出通道对准，准直器与待耦合器件的输入通道对准，探测器与准直器连接。
在各部件之间的连接关系和各部件之间的相对位置设置好之后，开启宽带光源，若在探测器侧检测到电流，则第二光纤与待耦合器件的通道对准。
在实际应用场景下，探测器可以替换为光测试***，通过光测试***测试光学器件的光学指标以确定通道是否对准，例如RL、0.5dB带宽、1dB带宽、3dB带宽、20dB带宽、中心波长或串扰等光学指标
下面参阅实施例2，具体说明本实施例中，光纤与待耦合器件的输入端和输出端进行找平的装置的结构以及相应找平行的过程，在光纤与耦合器的输入端和输出端平行后，再进行通道对准。
实施例2：
参阅图8和图9，本实施例的通道对准***还包括自动耦合装置，该自动耦合装置用于耦合待耦合器件1与光纤2，其中，光纤2可以为实施例1中的第一光纤，也可以为第二光纤，待耦合器件1对应前述实施例1的待耦合器件，所述自动耦合装置包括：夹持机构3和调节机构4，所述夹持机构3设置在所述调节机构4上。
在本实施例中，所述夹持机构3包括滑台31和弹性件32，所述弹性件32的一端与所述滑台31连接。其中，弹性件32可以为弹簧，弹簧的弹力不易过大，否则会导致待耦合器件1崩边。在可选的实施例中，弹簧的最大负载为4N，弹簧常数大于1.0N/mm，在实际设计过程中，可以综合考虑滑台31滑动时的摩擦力以及其他因素，选择合适参数的弹簧，在此，不做具体限定。
在实际调节过程中，所述夹持机构3用于夹持光纤2，所述调节机构4用于调节所述夹持机构3的姿态，在所述调节机构4调节所述夹持机构3的姿态的过程中，根据所述弹性件32压缩状态的改变，监测所述光纤2与所述待耦合器件1之间的碰触状态，以使所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面平行。在所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面平行后，再进行通道对准操作。
在具体应用场景下，调节机构4依据弹性件32的压缩状态，调节夹持机构3的姿态。继续参阅图9，本实施例存在一种可选的方案：所述夹持机构3还包括基座33和位移传感器341，所述位移传感器341设置在所述基座33上，所述弹性件32的另一端与所述基座33连接；所述位移传感器341用于检测所述滑台31相对于所述位移传感器341的位移变化，以触发所述调节机构4调节所述夹持机构3的姿态。其中，所述弹性件32压缩状态的改变，具体表现为所述滑台31相对于所述位移传感器341的位移变化。
具体地，所述位移传感器341为精密的器件，可以检测到微米级别的位移变化，所述位移传感器341的探头朝向所述滑台31设置，所述位移传感器341将所述滑台31与所述位移传感器341的探头之间的微弱位移变化转换为电流值变化，根据电流值变化检测滑台31的位移量，从而监测光纤2端面与待耦合器件1端面的碰撞状态。
进一步地，所述基座33上设置有导轨35，所述滑台31通过所述导轨35与所述基座33滑动连接；所述导轨35上设置有限位部351，所述限位部351与所述弹性件32分别设置于所述滑台31的彼此相背的两侧。其中，导轨35为精密器件，摩擦力较小，所述滑台31可以在所述导轨35上平畅自由滑动。
在具体应用场景下，待耦合器件1与光纤2还未接触时，所述滑台31相对于所述基座33处于初始状态下，此时，所述滑台31的左端抵接限位部351，所述弹性件32处于压缩状态，使得所述滑台31的左端所受到的力与所述滑台31的右端所受到的力达到平衡状态。
在优选的实施例中，所述位移传感器341的探头与所述滑台31之间应预留足够的初始距离，以避免滑台31向靠近位移传感器341的方向上移动时，滑台31与位移传感器341的探头相碰。其中，初始距离指的是所述滑台31相对于所述基座33处于初始状态时，位移传感器341的探头与所述滑台31之间的距离。其中，初始距离可为300μm～1000μm中的任一数值，具体依据实际情况而定。
在本实施例中，所述夹持机构3还包括定位组件36，所述定位组件36设置在所述基座33上，所述定位组件36与所述弹性件32位于所述滑台31的同一侧；其中，在所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面平行后，所述定位组件36抵接所述滑台31，以使所述弹性件32的状态维持不变，进而保证所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面为一固定值。然后，再通过毛细原理，在所述光纤2的端面与所述待耦合器件1的端面之间填充紫外胶，采用紫外灯照射固化紫外胶，从而完成光纤2与待耦合器件1的耦合。
在可选的实施例中，定位组件36通过气动控制，电磁阀切换定位组件36中的气缸气路，使定位组件36在顶出与回弹两个状态之间切换。在实际应用场景下，在调节待耦合器件1的端面与光纤2的端面的平行度过程中，定位组件36处于回弹状态(如图9所示)，不对滑台31施加力；在完成平行度调节后，点胶之前，定位组件36处于顶出状态，抵接滑台31，对滑台31施加力，避免在点胶过程中，滑台31压缩弹性件32运动，确保待耦合器件1与光纤2之间的距离固定不变。
在实际应用场景下，所述夹持机构3还包括夹持块37，所述夹持块37设置在所述滑台31上，所述夹持块37用于夹持光纤2。其中，所述夹持块37可以为侧向夹持，也可以为下压夹持，可以根据待耦合器件1的结构形式选择合适的夹持方式，不过，采用侧向夹持式的夹持块37夹持光纤2时，光纤2侧面宽度一致性较好，便于上夹，是较为优选的夹持方式。
如图10和图11所示，展示出一具体的夹持机构3。其中，夹持块37包括第一夹持部371、第二夹持部372和调节部373，光纤2设置在第一夹持部371和第二夹持部372之间，所述调节部373用于调节第一夹持部371与第二夹持部372之间的距离，以适配夹持不同尺寸的光纤2。
在具体应用场景下，自动耦合装置还包括固定平台5，所述固定平台5用于固定待耦合器件1。其中，所述调节机构4包括X轴调节组件41、Y轴调节组件42、Z轴调节组件43、第一转动调节组件44和第二转动调节组件45，其中，所述第一转动调节组件44沿X轴转动，第二转动调节组件45沿Y轴转动。所述调节机构4包括还包括第三转动调节组件46，所述第三转动调节组件46沿Z轴转动。在本实施例中，所述调节机构4能够完成六自由度调节，从而调整夹持机构3的姿态，使得待耦合器件1的端面与光纤2的端面平行。在具体应用场景下，调节机构4中的各调节组件均可以由电机控制，提高自动化。
在实际应用场景下，如图12所示，调节机构4和夹持机构3的数目可以均为二个，具体地，所述调节机构4具体包括第一调节机构4-1和第二调节机构4-2；所述夹持机构3的数目为二，所述夹持机构3具体包括第一夹持机构3-1和第二夹持机构3-2。所述第一夹持机构3-1设置在所述第一调节机构4-1上，所述第二夹持机构3-2设置在所述第二调节机构4-2上；所述第一夹持机构3-1与所述第二夹持机构3-2相对于所述固定平台5呈相对设置；所述第一调节机构4-1与所述第二调节机构4-2相对于所述固定平台5呈相对设置。本方案的自动耦合装置不仅适用于单侧耦合还适用于双侧耦合，一次耦合操作可以同时完成双侧端面的耦合，尤其适用于待耦合器件1的输入端与待耦合器件1的输出端均需要与光纤2耦合的场景。
本实施例还存在另一种可选的方案，检测弹性件32的压缩状态，以便于调节机构4调节夹持机构3的姿态。如图13所示，所述夹持机构3还包括压力传感器342，所述压力传感器342设置在所述基座33上，所述弹性件32的另一端与所述压力传感器342连接；所述压力传感器342用于检测所述弹性件32的弹力变化，以触发所述调节机构4调节所述夹持机构3的姿态。
本实施例通过压力传感器342检测弹性件32的弹力变化情况，以确定弹性件32的压缩状态，确定滑台31和基座33之间的距离进而夹持机构3的姿态。
本实施例的自动耦合装置，在调节机构4调节夹持机构3的姿态的过程中，弹性件32处于压缩状态，可以避免在调节端面平行度的过程中滑台31在重力的作用下倒滑，能够更准确地监测滑台31的位移量变化，以有效调节夹持机构3的姿态，使得光纤2的端面与待耦合器件1的端面平行，且一致性较好。
借助于本实施例的自动耦合装置，调节光纤与待耦合器件的相对位置，使得将光纤端面与待耦合器件的端面平行，在端面平行的基础上，再按照前述实施例1的方式进行通道对准。
实施例3：
参阅图14，基于上述实施例1和实施例2，本实施例提供一种平面波导类器件的通道对准方法，所述通道对准方法基于前述的通道对准***而完成，所述通道对准方法包括如下步骤：
步骤101：将所述第一光纤和所述宽带光源连接，将所述第一光纤与所述待耦合器件的输入端预对准，将所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准。
步骤102：判断所述探测器是否监测到光电流，根据所述探测器所监测到的光电流的情况，确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
在所述第一光纤和所述待耦合器件的输入端通道对准后，将第二光纤与所述待耦合器件的输出端通道对准。
关于本实施例的具体实现方法可以参照实施例1，下面简要说明一下待耦合器件与第一光纤和第二光纤的对准过程。
在本实施例中，结合前述描述的通道对准***，将准直器设置在预对准位置，准直器与待耦合器件输出端的任一通道预对准，将第一光纤与待耦合器件的输出端预对准，其中，在找通道过程中，分别按照特定轨迹运动，找到找光范围内光电流最大的点，以将光纤与待耦合器件预对准。例如可以通过“回字找光”或“弓字找光”进行找通道，在探测器检测到电流时，确定第一光纤与待耦合器件的输入端对准。
下面结合图8和图15，说明一下回字找光的过程：以两次回字找光为例，光纤中通道CH1在XY平面(结合图8所示的坐标轴)内按一定轨迹运动，其运动轨迹如图15所示，通道CH1从A点运动到B点，运动过程中对光信号同时进行采样，检测到离光斑中心较近的C点对应的光电流最大，将光纤的通道CH1在XY截面平面中由B点运动到C点。从C点开始再进行一次回字找光，通道CH1从C点运动到D点，检测到离光斑中心较近的E点对应的光电流最大，找到光电流最大点E，其中，E点为光斑中心或找光范围内离光斑中心最近的点，将光纤的通道CH1在XY截面平面中由D点运动到E点，以将光纤与待耦合器件预对准。
其中，弓字找光与回字找光类似，主要区别在于运动的轨迹不同，光纤中通道CH1在XY平面内按特定轨迹运动，找到找光范围内光电流最大的点，从而将光纤和待耦合器件对准。
然后，将准直器移走，第二光纤与待耦合器件的输出端预对准，第一探测器和第二探测器分别与第二光纤的两个通道连接，通过“回字找光”或“弓字找光”确定第一个通道，在探测器检测到电流时，确定第二光纤与待耦合器件的第一个通道对准；再通过“回字找光”或“弓字找光”确定第二个通道，在探测器检测到电流时，确定第二光纤与待耦合器件的第二通道对准。假设第一个通道为CH1，第二个通道为CHn，第一个通道CH1和第二个通道CHn分别对准后，采用十字找光角度补偿法，得到第一个通道CH1和第二个通道CHn的位置坐标，根据第一个通道CH1和第二个通道CHn的位置坐标确定旋转角度，通过旋转角度旋转所述第二光纤，使得第一个通道CH1和第二个通道CHn同时有光电流，从而完成待耦合器件和第二输出光纤的对准。其中，十字找光角度补偿法可以参照实施例1，在此不再赘述。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平面波导类器件的通道对准***，其特征在于，所述通道对准***包括宽带光源、准直器和探测器；
所述宽带光源与第一光纤连接，所述第一光纤与待耦合器件的输入端预对准，所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准，所述准直器与所述探测器连接；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述准直器后，由所述探测器监测，以根据所述探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
2.根据权利要求1所述的通道对准***，其特征在于，所述待耦合器件包括多个输入通道和多个输出通道；
所述准直器具体包括第一准直器和第二准直器，所述第一准直器与所述待耦合器件的其中一个输出通道预对准，所述第二准直器与所述待耦合器件的另一个输出通道预对准；
所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第一准直器连接，所述第二探测器与所述第二准直器连接，其中，所述第一准直器与所述第二准直器之间的距离为所述待耦合器件的通道间距的整数倍；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件、所述第一准直器和所述第二准直器后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
3.根据权利要求2所述的通道对准***，其特征在于，所述通道对准***还包括耦合器，所述耦合器与所述宽带光源连接，所述第一光纤与所述耦合器连接；
所述耦合器用于将光信号分成两路，以将两路光信号分别输入至第一光纤的相应通道中。
4.根据权利要求1所述的通道对准***，其特征在于，在所述第一光纤和所述待耦合器件的通道对准后，所述待耦合器件的输出端与第二光纤预对准，其中，所述待耦合器件包括多个输出通道；
所述探测器具体包括第一探测器和第二探测器，所述第一探测器与所述第二光纤的其中一个通道连接，所述第二探测器与所述第二光纤的另一个通道连接；
所述宽带光源用于发出设定波长的光信号，光信号经所述第一光纤、所述待耦合器件和所述第二光纤后，由所述第一探测器和所述第二探测器监测，以根据所述第一探测器和所述第二探测器的监测结果确定所述第二光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
5.根据权利要求4所述的通道对准***，其特征在于，所述通道对准***包括测试装置、可调激光器、起偏器和偏振控制仪，所述可调激光器与所述起偏器连接，所述起偏器与所述偏振控制仪连接；
在所述待耦合器件分别与所述第一光纤和所述第二光纤对准后，所述第一光纤与所述偏振控制仪连接，所述第二光纤与所述测试装置连接；
其中，所述可调激光器、所述起偏器和所述偏振控制仪共同配合发出信号，所述测试装置用于检测信号，以确定所述待耦合器件与所述第一光纤和所述第二光纤的耦合对准情况是否满足设定的光学指标。
6.根据权利要求1所述的通道对准***，其特征在于，所述准直器的光斑直径小于所述准直器与所述待耦合器件之间的距离；
所述准直器相对于水平面倾斜设定的角度，其中，所述设定的角度由所述待耦合器件的端面倾角而定。
7.根据权利要求1所述的通道对准***，其特征在于，所述宽带光源所输出的光信号的波长范围为800nm～1600nm，所述宽带光源包括ASE宽带光源。
8.根据权利要求1所述的通道对准***，其特征在于，所述通道对准***包括自动耦合装置，所述自动耦合装置用于耦合待耦合器件(1)与光纤(2)，所述自动耦合装置包括夹持机构(3)和调节机构(4)，所述夹持机构(3)设置在所述调节机构(4)上；
所述夹持机构(3)包括滑台(31)和弹性件(32)，所述弹性件(32)的一端与所述滑台(31)连接；
所述夹持机构(3)用于夹持光纤(2)；所述调节机构(4)用于调节所述夹持机构(3)的姿态；
在所述调节机构(4)调节所述夹持机构(3)的姿态的过程中，根据所述弹性件(32)压缩状态的改变，监测所述光纤(2)与所述待耦合器件(1)之间的碰触状态，以使所述光纤(2)的端面与所述待耦合器件(1)的端面平行。
9.根据权利要求8所述的通道对准***，其特征在于，所述夹持机构(3)还包括基座(33)和位移传感器(341)，所述位移传感器(341)设置在所述基座(33)上，所述弹性件(32)的另一端与所述基座(33)连接；
所述位移传感器(341)用于检测所述滑台(31)相对于所述位移传感器(341)的位移变化，以触发所述调节机构(4)调节所述夹持机构(3)的姿态；
其中，所述弹性件(32)压缩状态的改变，具体表现为所述滑台(31)相对于所述位移传感器(341)的位移变化。
10.一种平面波导类器件的通道对准方法，其特征在于，所述通道对准方法基于如权利要求1～9任一项所述的通道对准***而完成，所述通道对准方法包括：
将所述第一光纤和所述宽带光源连接，将所述第一光纤与所述待耦合器件的输入端预对准，将所述准直器与所述待耦合器件的任一输出通道预对准；
判断所述探测器是否监测到光电流，根据所述探测器所监测到的光电流的情况，确定所述第一光纤和所述待耦合器件的通道是否对准。
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