平面光波导(PLC)分路器封装技能
跟着光纤通信产业的复苏以及FTTX的开展,光分路器(Splitter)商场的春天也随之到来。
现在光分路器首要有两种类型:一种是选用传统光无源器材制造技能(拉锥耦合办法)出产的熔融拉锥式光纤分路器;另一种是选用集成光学技能出产的平面光波导(PLC)分路器。PLC分路器是当今国内外研讨的热门,具有很好的使用远景,但是PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。
PLC分路器内部结构。
PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路(即波导通路)与光纤阵列中的光纤逐个对准,然后用特定的胶(如环氧胶)将其粘合在一起的技能。其间PLC分路器与光纤阵列的对准准确度是该项技能的要害。PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维严密对准,难度较大。当选用人工操作时,其缺陷是功率低,重复性差,人为因素多且难以完结规模化的出产等。
PLC分路器什物相片。
PLC分路器的制造
PLC分路器选用半导体工艺(光刻、腐蚀、显影等技能)制造。光波导阵列坐落芯片的上外表,分路功用集成在芯片上,也便是在一只芯片上完结1、1等分路;然后,在芯片两头别离耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。其内部结构和什物相片别离如图1、2所示。
与熔融拉锥式分路器比较,PLC分路器的长处有:(1)损耗对光波长不灵敏,可以满意不同波长的传输需求。(2)分光均匀,可以将信号均匀分配给用户。(3)结构紧凑,体积小,可以直接装置在现有的各种交代箱内,不需留出很大的装置空间。(4)单只器材分路通道许多,可以到达32路以上。(5)多路本钱低,分路数越多,本钱优势越显着。
一起,PLC分路器的首要缺陷有:(1)器材制造工艺杂乱,技能门槛较高,现在芯片被国外几家公司独占,国内可以大批量封装出产的企业很少。(2)相对于熔融拉锥式分路器本钱较高,特别在低通道分路器方面更处于下风。
PLC分路器封装技能
PLC分路器的封装进程包含耦合对准和粘接等操作。PLC分路器芯片与光纤阵列的耦合对准有手艺和主动两种,它们依靠的硬件首要有六维精细微调架、光源、功率计、显微观测体系等,而最常用的是主动对准,它是经过光功率反应构成闭环控制,因此对接精度和对接的耦合功率高。
PLC分路器封装首要流程如下:
(1)耦合对准的准备作业:先将波导清洗洁净后小心肠装置到波导架上;再将光纤清洗洁净,一端装置在入射端的精细调整架上,另一端接上光源(先接6.328微米的红光光源,以便开始调试通光时调查所用)。
(2)凭借显微观测体系调查入射端光纤与波导的方位,并经过计算机指令手动调整光纤与波导的平行度和端面距离。
(3)翻开激光光源,依据显微体系观测到的X轴和Y轴的图画,并凭借波导输出端的光斑开始判断入射端光纤与波导的耦合对准状况,以完结光纤和波导对接时杰出的通光作用。
(4)当显微观测体系调查到波导输出端的光斑到达抱负的作用后,移开显微观测体系。
(5)将波导输出端光纤阵列(FA)的榜首和第八通道清洗洁净,并用吹气球吹干。再选用进程(2)的办法将波导输出端与光纤阵列衔接并开始调整到适宜的方位。然后将其衔接到双通道功率计的两个勘探接口上。
(6)将光纤阵列入射端6.328微米波长的光源切换为1.310/1.550微米的光源,发动光功率查找程序主动调整波导输出端与光纤阵列的方位,使波导出射端接收到的光功率值最大,且两个采样通道的光功率值应尽量持平(即主动调整输出端光纤阵列,使其与波导入射端完结准确的对准,然后进步全体的耦合功率)。
图3.1分支PLC分路器芯片封装结构
(7)当波导输出端光纤阵列的光功率值到达最大且尽量持平后,再进行点胶作业。
(8)重复进程(6),再次寻觅波导输出端光纤阵列接收到的光功率最大值,以保证点胶后波导与光纤阵列的最佳耦合对准,并将其固化,再进行后续操作,完结封装。
在上面的耦合对准进程中,PLC分路器有8个通道且每个通道都要准确对准,因为波导芯片和光纤阵列(FA)的制造工艺保证了各个通道间的相对方位,所以只需把PLC分路器与FA的榜首通道和第八通道一起对准,便可保证其他通道也完结了对准,这样可以削减封装的杂乱程度。在上面的封装操作中最重要、技能难度最高的便是耦合对准操作,它包含初谐和准确对准两个进程。其间初调的意图是使波导可以杰出的通光;准确对准的意图是完结最佳光功率耦合点的准确定位,它是靠查找光功率最大值的程序来完结的。对接光波导需求6个自由度;3个平动(X、Y、Z)和3个滚动(α、β、g),要使封装的波导器材功能杰出,则对准的平动精度应控制在0.5微米以下,滚动精度应高于0.05度。
1×8分支PLC分路器的封装
对1分支PLC分路器进行封装,封装的耦合对准进程选用上面介绍的封装工艺流程。对准封装后的结构如图3所示,封装的组件由PLC分路器芯片和光纤阵列组成。在PLC分路器芯片的衔接部位,为了保证衔接的机械强度和长时刻牢靠性,对玻璃板整片用胶粘住。光纤阵列是用机械的办法在玻璃板上以250微米距离加工成V形沟槽,然后将光纤阵列固定在此。制造8芯光纤阵列的最高累计距离差错平均为0.48微米,准确度极高。在PLC分路器芯片与光纤阵列的衔接以及各个部件的拼装进程中,为了削减拼装时刻,选用紫外固化粘接剂。光纤衔接界面是坚持长时刻牢靠的要点,应选用耐湿、耐剥离的氟化物环氧树脂与硅烷链资料组合的粘接剂。为了削减端面的反射,选用8°研磨技能。衔接和拼装好光纤阵列后的PLC分路器芯片被封装在金属(铝)管壳内。1分支的组件外形尺寸约为73。