一种硅光引擎组件耦合系统及测试方法与流程
本发明涉及光通信，尤其涉及一种硅光引擎组件耦合系统及测试方法。
背景技术：
1、硅光子技术基于硅和硅基衬底材料，利用现有cmos工艺进行光器件开发和集成的新一代技术。硅光芯片是以硅和硅基衬底材料(如s i ge/s i、soi等)作为光学介质，通过互补金属氧化物半导体(cmos)兼容的集成电路工艺制造相应的光子器件和光电器件(包括硅基发光器件、调制器、探测器、光波导器件等)，并利用这些器件对光子进行发射、传输、检测和处理，以实现其在光通信、光传感、光计算等领域中的实际应用。光引擎/硅光引擎是把光模块中用于实现光电信号转换的主要部分单独组合起来形成一个组合体，尤其在硅光集成应用后，把电光转换与光电转换的主要单元集成起来，即把电芯片和硅光集成，再加上与光纤的连接，构成一个完整的信号转换组件——光引擎(opt i ca l engi ne)。
2、现有技术中的耦合方案为发射端和接收端分开耦合，发射端耦合：加电装置给pcb板加电，此时pcb板发射端口发出光信号，pc系统连接光功率计，通过监控光功率信号，及控制耦合装置，使pcb板发射端和发射端fa耦合至功率损耗最小值，在pcb发射端和fa之间点上紫外固化胶水，进行固化，则发射端耦合完成。接收端耦合：点光源输出光信号，此时光信号通过接收端fa输出，pc系统连接源表，通过监控源表的电流大小及控制耦合装置，使pcb接收端和接收端fa耦合至源表电流最大值，然后点上紫外固化胶水进行固化，则完成接收端耦合。
3、光引擎的耦合主要就是pcb板和mt-fa的耦合但是现有的光引擎耦合存在以下问题：fa尺寸小，且两个fa之间距离近、fa本身易破碎；再者，需要两套耦合系统分别耦合，效率低，成本高，软件开发麻烦。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种硅光引擎组件耦合系统及耦合方法。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种硅光引擎组件耦合系统，包括工作台、发射端耦合装置、接收端耦合装置和pcb板夹持夹具，所述发射端耦合装置和接收端耦合装置分别设置在所述工作台上，并位于所述工作台的两侧，所述pcb板夹持夹具设置在所述工作台上，并位于所述发射端耦合装置和接收端耦合装置之间，待耦合的光引擎组件设置在所述pcb板夹持夹具的上端，所述待耦合的光引擎组件包括pcb板和mt-fa组件，所述发射端耦合装置用于夹取所述mt-fa组件的发射端fa，并与所述pcb板上的发射端口耦合，所述接收端耦合装置用于夹取所述mt-fa组件的接收端fa，并与所述pcb板上的接收端口耦合，所述发射端fa和接收端fa分别与所述pcb板上的mt插芯上的接收通道和发射通道光路连接，所述mt插芯与外接mt插芯耦合，所述外接mt插芯的其中两个发射通道与两个接收通道光路连接，所述pcb板上的电路连接端口分别与供电装置和源表电连接，所述源表与主控制pc电连接，所述主控制pc分别与所述发射端耦合装置和接收端耦合装置电连接。
3、本发明的有益效果是：本发明的硅光引擎组件耦合系统，通过所述主控制pc控制所述发射端耦合装置夹取发射端fa与所述发射端口初步耦合，以及控制接收端耦合装置夹取接收端fa与所述接收端口初步耦合，力度和幅度可以精确控制，在保证夹持力度的同时，不会损坏fa；通过将所述外接mt插芯的其中两个发射通道直接与两个接收通道光路连接，一套耦合系统即可完成发射端和接收端的耦合，不仅节约了硬件成本，同时节约了两套软件系统的开发成本。
4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
5、进一步：所述发射端耦合装置和接收端耦合装置均包括耦合底座、多维调节组件和fa夹持组件，所述耦合底座设置在所述工作台上对应的一侧，所述多维调节组件安装于对应的所述耦合底座上，两组所述多维调节组件彼此靠近的一端分别安装有所述fa夹持组件，所述fa夹持组件用于夹取所述发射端fa并与所述接收端口对准，或用于夹取所述接收端fa，并与所述接收端口耦合，所述多维调节组件和fa夹持组件分别与所述主控制pc电连接。
6、上述进一步方案的有益效果是：通过所述耦合底座可以对所述多维调节组件和fa夹持组件起到稳定的支撑作用，通过所述多维调节组件可以驱动所述fa夹持组件夹取的发射端fa和接收端fa，并进行空间位置和角度调节，从而与发射端口和接收端口耦合，实现自动化耦合。
7、进一步：所述fa夹持组件包括连接夹具、气缸组件和用于夹取所述发射端fa或接收端fa的fa夹持夹具，所述连接夹具设置在所述多维调节组件的驱动末端，所述气缸组件设置在所述连接夹具上，所述气缸组件与所述主控制pc电连接，所述fa夹持夹具设置在所述气缸组件的驱动端，所述多维调节组件可驱动所述连接夹具带动所述气缸组件以及fa夹持夹具进行位置和角度调节。
8、上述进一步方案的有益效果是：通过所述连接夹具可以对所述气缸组件起到支撑作用，这样通过控制所述气缸组件即可驱动所述fa加持夹具夹取发射端fa或接收端fa，从而完整所述发射端fa和接收端fa的位置和角度调整。
9、进一步：所述fa夹持夹具包括第一fa夹具本体和第二fa夹具本体，所述第一fa夹具本体和第二fa夹具本体的中部通过销钉转动连接，所述第一fa夹具本体和第二fa夹具本体的上部之间设置有第一弹簧，所述第一fa夹具本体或第二fa夹具本体的内侧壁上设置有限位销钉，所述第一弹簧的一端套设于所述限位销钉上，并与所述第一fa夹具本体或第二fa夹具本体的内侧壁连接，所述第一弹簧的另一端与所述第二fa夹具本体或第一fa夹具本体的内侧壁连接，所述第一fa夹具本体和第二fa夹具本体的下端分别设置有柔性弹片，所述气缸组件的驱动端与所述第一fa夹具本体或第二fa夹具本体的外侧壁上部抵接。
10、上述进一步方案的有益效果是：通过所述第一fa夹具本体和第二fa夹具本体的中部转动连接，这样所述气缸组件的驱动端与所述第一fa夹具本体与第二fa夹具本体相对转动，即可使得位于所述第一fa夹具本体和第二fa夹具本体下端的柔性弹片夹紧或松开所述发射端fa和接收端fa，实现精准调节。
11、进一步：所述气缸组件包括气缸本体、设置在所述气缸本体上并与外部气压源连通的两个气管接头、设置在所述气缸本体上并用于调节压力和形成的调节旋钮和驱动杆，所述驱动杆与所述fa夹持夹具连接，所述主控制pc与所述气缸本体电连接，并可驱动所述驱动杆带动所述fa夹持夹具运动。
12、上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述调节旋钮可以方便调节所述气缸组件的气压和所述驱动杆的行程，从而根据不同的硅光引擎进行适应性调节。
13、进一步：所述pcb板夹持夹具包括内部中空设置且截面呈t型的pcb夹具底座、一对蝶形夹片、销轴、一对第二弹簧和一对转轴，所述pcb夹具底座安装于所述底座上，所述pcb夹具底座的两侧侧壁上分别设置有凹槽，所述一对转轴平行间隔设置在所述pcb夹具底座内，且所述转轴位于对应一侧的所述凹槽内，所述蝶形夹片的中部伸入对应一侧的所述凹槽内，且所述蝶形夹片的中部套设于对应的所述转轴上，所述蝶形夹片的上端高于所述pcb夹具底座的上端，所述销轴贯穿设置在所述pcb夹具底座的两侧之间，所述第二弹簧的一端与所述销轴对应的一端连接，所述第二弹簧的另一端与对应的所述蝶形夹片的内侧壁抵接。
14、上述进一步方案的有益效果是：通过所述pcb夹具底座对所述pcb板起到支撑作用，并在所述蝶形夹片的作用下完成对所述蝶形夹片的夹紧固定，通过所述蝶形夹片配合所述销轴和弹簧可以方便按压所述蝶形夹片，实现所述蝶形夹片的上端对所述pcb板的夹紧或松开，操作简单、方便。
15、进一步：所述pcb夹具底座的上端面设置有多个气孔，所述气孔与外部负压源连通。
16、上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述气孔可以方便与外部负压源连通，从而在所述pcb夹具底座的上端面形成负压吸附作用，从而可以辅助pcb板的定位和固定，避免在后续点胶耦合过程中所述pcb板发生异位导致耦合精度达不到设定要求。
17、进一步：所述的硅光引擎组件耦合系统还包括光功率计，所述外接mt插芯的其中两个发射通道与光功率计光路连接。
18、上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述，可以在精调所述发射端fa和接收端fa的位置和角度之前，通过光功率计检测的其中两路光信号的光功率损耗值实现对所述发射端fa的位置和角度粗调，这样可以大幅度提高调整效率和精度。
19、本发明还提供了一种所述的硅光引擎组件耦合系统的耦合方法，包括如下步骤：
20、搭建光路并启动系统，供电装置为pcb板供电，所述pcb板的发射端口发出光信号，并经由发射端fa穿过mt插芯后进入外接mt插芯；
21、进入所述外接mt插芯的光信号分为四路，其中第一路和第四路光信号通过两个发射通道进入所述光功率计，第二路和第三路光信号通过两个发射通道进入接收通道，并经由所述mt插芯进入所述接收端fa；
22、所述主控制pc控制所述发射端耦合装置夹取所述mt-fa组件的发射端fa，并与所述pcb板上的发射端口初步耦合，以及控制所述接收端耦合装置夹取所述mt-fa组件的接收端fa，并与所述pcb板上的接收端口初步耦合；
23、所述主控制pc根据所述光功率计接收的光信号参数控制所述发射端耦合装置调整所述发射端fa的位置和角度，使得所述光功率计监测的光功率损耗值最小；
24、所述主控制pc根据所述源表的电流大小控制所述接收端耦合装置调整所述接收端fa的位置和角度，使得所述源表的电流值最大；
25、将所述发射端fa与所述发射端口点胶固化，将所述接收端fa与所述接收端口点胶固化，完成硅光引擎组件耦合。
技术特征：
1.一种硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：包括工作台(2)、发射端耦合装置、接收端耦合装置和pcb板夹持夹具(14)，所述发射端耦合装置和接收端耦合装置分别设置在所述工作台(2)上，并位于所述工作台(2)的两侧，所述pcb板夹持夹具(14)设置在所述工作台(2)上，并位于所述发射端耦合装置和接收端耦合装置之间，待耦合的光引擎组件(1)设置在所述pcb板夹持夹具(14)的上端，所述待耦合的光引擎组件(1)包括pcb板(101)和mt-fa组件(102)，所述发射端耦合装置用于夹取所述mt-fa组件(102)的发射端fa(1021)，并与所述pcb板(101)上的发射端口(1011)耦合，所述接收端耦合装置用于夹取所述mt-fa组件(102)的接收端fa(1022)，并与所述pcb板(101)上的接收端口(1012)耦合，所述发射端fa(1021)和接收端fa(1022)分别与所述pcb板(101)上的mt插芯(1023)上的接收通道和发射通道光路连接，所述mt插芯(1023)与外接mt插芯(16)耦合，所述外接mt插芯(16)的其中两个发射通道与两个接收通道光路连接，所述pcb板(101)上的电路连接端口(1013)分别与供电装置(15)和源表(21)电连接，所述源表(21)与主控制pc(18)电连接，所述主控制pc(18)分别与所述发射端耦合装置和接收端耦合装置电连接。
2.根据权利要求1所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述发射端耦合装置和接收端耦合装置均包括耦合底座(3)、多维调节组件和fa夹持组件，所述耦合底座(3)设置在所述工作台(2)上对应的一侧，所述多维调节组件安装于对应的所述耦合底座(3)上，两组所述多维调节组件彼此靠近的一端分别安装有所述fa夹持组件，所述fa夹持组件用于夹取所述发射端fa(1021)并与所述接收端口(1012)对准，或用于夹取所述接收端fa(1022)，并与所述接收端口(1012)耦合，所述多维调节组件和fa夹持组件分别与所述主控制pc(18)电连接。
3.根据权利要求2所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述fa夹持组件包括连接夹具(11)、气缸组件(12)和用于夹取所述发射端fa(1021)或接收端fa(1022)的fa夹持夹具(13)，所述连接夹具(11)设置在所述多维调节组件的驱动末端，所述气缸组件(12)设置在所述连接夹具(11)上，所述气缸组件(12)与所述主控制pc(18)电连接，所述fa夹持夹具(13)设置在所述气缸组件(12)的驱动端，所述多维调节组件可驱动所述连接夹具(11)带动所述气缸组件(12)以及fa夹持夹具(13)进行位置和角度调节。
4.根据权利要求3所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述fa夹持夹具(13)包括第一fa夹具本体(1301)和第二fa夹具本体(1302)，所述第一fa夹具本体(1301)和第二fa夹具本体(1302)的中部通过销钉(1303)转动连接，所述第一fa夹具本体(1301)和第二fa夹具本体(1302)的上部之间设置有第一弹簧(1305)，所述第一fa夹具本体(1301)或第二fa夹具本体(1302)的内侧壁上设置有限位销钉(1304)，所述第一弹簧(1305)的一端套设于所述限位销钉(1304)上，并与所述第一fa夹具本体(1301)或第二fa夹具本体(1302)的内侧壁连接，所述第一弹簧(1305)的另一端与所述第二fa夹具本体(1302)或第一fa夹具本体(1301)的内侧壁连接，所述第一fa夹具本体(1301)和第二fa夹具本体(1302)的下端分别设置有柔性弹片，所述气缸组件(12)的驱动端与所述第一fa夹具本体(1301)或第二fa夹具本体(1302)的外侧壁上部抵接。
5.根据权利要求3所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述气缸组件(12)包括气缸本体、设置在所述气缸本体上并与外部气压源连通的两个气管接头(1201)、设置在所述气缸本体上并用于调节压力和形成的调节旋钮(1202)和驱动杆(1203)，所述驱动杆(1203)与所述fa夹持夹具(13)连接，所述主控制pc与所述气缸本体电连接，并可驱动所述驱动杆(1203)带动所述fa夹持夹具(13)运动。
6.根据权利要求1所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述pcb板夹持夹具(14)包括内部中空设置且截面呈t型的pcb夹具底座(1401)、一对蝶形夹片(1402)、销轴(1403)、一对第二弹簧(1404)和一对转轴(1405)，所述pcb夹具底座(1401)安装于所述底座(1)上，所述pcb夹具底座(1401)的两侧侧壁上分别设置有凹槽，所述一对转轴(1405)平行间隔设置在所述pcb夹具底座(1401)内，且所述转轴(1405)位于对应一侧的所述凹槽内，所述蝶形夹片(1402)的中部伸入对应一侧的所述凹槽内，且所述蝶形夹片(1402)的中部套设于对应的所述转轴(1405)上，所述蝶形夹片(1402)的上端高于所述pcb夹具底座(1401)的上端，所述销轴(1403)贯穿设置在所述pcb夹具底座(1401)的两侧之间，所述第二弹簧(1404)的一端与所述销轴(1403)对应的一端连接，所述第二弹簧(1404)的另一端与对应的所述蝶形夹片(1402)的内侧壁抵接。
7.根据权利要求6所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：所述pcb夹具底座(1401)的上端面设置有多个气孔(1406)，所述气孔(1406)与外部负压源连通。
8.根据权利要求1-7任一项所述的硅光引擎组件耦合系统，其特征在于：还包括光功率计(17)，所述外接mt插芯(16)的其中两个发射通道与光功率计(17)光路连接。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的硅光引擎组件耦合系统的耦合方法，其特征在于，包括如下步骤：
技术总结
本发明涉及一种硅光引擎组件耦合系统及耦合方法，其系统包括工作台、发射端耦合装置、接收端耦合装置和PCB板夹持夹具，发射端耦合装置和接收端耦合装置分别设置在工作台上，PCB板夹持夹具设置二者之间，光引擎组件设置在PCB板夹持夹具的上端，发射端耦合装置用于夹取发射端FA并与发射端口耦合，接收端耦合装置用于夹取接收端FA并与接收端口耦合。本发明通过控制夹取发射端FA与发射端口初步耦合，以及接收端FA与接收端口初步耦合，力度和幅度可以精确控制，在保证夹持力度的同时，不会损坏FA；通过将外接MT插芯的其中两个发射通道直接与两个接收通道光路连接，一套耦合系统即可完成发射端和接收端的耦合，不仅节约了硬件成本，同时节约了开发成本。
技术研发人员：张祥波,黄望隆,徐凌
受保护的技术使用者：武汉驿路通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23