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随着平面光波光路(PLC)技术的迅猛发展,PLC器件在光网络和光信号处理领域得到越来越广泛的应用。耦合封装技术成为PLC器件研制过程的关键。本研究工作以建立高性能PLC耦合对准平台为重点,通过对影响光纤与PLC芯片耦合效率各类因素的分析,提出快速高效耦合对准方案,为实现PLC芯片与光纤耦合、准确测试芯片性能奠定基础。
本文首先基于光纤与PLC芯片的耦合结构,提出了三维近场积分法模型,分析了影响耦合效率的因素,计算了光纤同PLC芯片耦合时的对准容差,并对楔形光纤与PLC芯片的耦合参数进行了优化设计。接着提出用于光纤与PLC芯片自动对准的单纯形模拟退火混合算法(SMSA),并和常见的爬山法、遗传算法、单纯形法进行比较,得到每个算法各自的优缺点,对将来在自动耦合封装过程中算法的选择具有一定的指导作用。其次基于精密调整平台、机器视觉伺服控制系统以及点胶系统构建了光纤阵列与PLC芯片耦合对准平台,确定了耦合对准方案。最后进行楔形光纤同PLC芯片的耦合对准实验,测试得到相应的实验参数,楔角为50°的楔形光纤与InP基PLC芯片的最佳耦合距离为5um,取得了与数值模拟相吻合的结果。