[发明专利]一种用于光引擎封装的阵列透镜耦合设备及方法

说明书

本发明公开了一种用于光引擎封装的阵列透镜耦合设备及方法，包括底部平台，所述底部平台顶部相向的两侧分别安装有运动机构耦合台，其中一侧的运动机构耦合台上安装有阵列透镜夹取机构，另一侧的运动机构耦合台上安装有收光FA固定机构，所述底部平台顶部还安装有耦合工作台和多个图像识别系统，所述耦合工作台用于放置待进行阵列透镜耦合的调制器光引擎。本发明的耦合方式采用开模平凸透镜阵列，实现光引擎中单模光纤阵列与多通道调制器芯片阵列之间的模场匹配，无需光纤内模场转换，有效提升耦合效率及耦合容差；同时，阵列透镜的耦合封装过程均采用自动图像识别对位，自动快速耦合，有效提升了耦合精度及耦合效率。

技术领域

本发明涉及一种阵列透镜耦合设备及方法，尤其涉及一种用于光引擎封装的阵列透镜耦合设备及方法。

背景技术

近年来，得益于我国重点发展人工智能、远程医疗以及工业互联网等新兴产业，云计算和数据中心产业不断发展，同时，大力推动5G网络建设，这对高速率传输光模块产生了极大的需求，包括200G、400G，以及在研的800G、1.6T光模块。现阶段传输速率在400G以下的光模块发射端有三种方案：EML(Electro-Absorption Laser，电吸收调制激光器)方案、SOImodulator chip(Silicon on Insulator modulator chip，硅光调制器芯片)方案和LNOI(Lithium niobate on insulator，薄膜铌酸锂调制器)方案。

由于薄膜铌酸锂调制器具有带宽高、半波电压低、尺寸小等诸多优势，故使用薄膜铌酸锂调制器芯片的光模块方案成为业界研究热点。然而，该方案的光引擎封装对耦合设备要求较高，也因此成为制约该类型模块量产的主要因素。传统耦合方案是将FA(FiberArray，光纤阵列)与调制器出光波导口进行直接端面耦合。但是该方案下，FA内部模斑转换会引入额外熔接插损，且调制器芯片模斑大小变化会直接影响耦合效率。本专利方案通过使用透镜阵列，可有效解决调制器芯片与FA之间的模场适配问题，提升耦合效率及耦合容差；同时定制自动耦合设备，可完成透镜阵列的全自动识别、拾取、耦合、点胶及在线固化，实现光引擎高集成度耦合封装工艺要求。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种用于光引擎封装的阵列透镜耦合设备及方法，提升光引擎封装的生产效率及耦合精度的同时，增加耦合效率及耦合容差和可返工性。

技术方案：本发明包括底部平台，所述底部平台顶部相向的两侧分别安装有运动机构耦合台，其中一侧的运动机构耦合台上安装有阵列透镜夹取机构，另一侧的运动机构耦合台上安装有收光FA固定机构，所述底部平台顶部还安装有耦合工作台和多个图像识别系统，所述耦合工作台用于放置待进行阵列透镜耦合的调制器光引擎。

所述阵列透镜夹取机构包括马达安装支架，所述马达安装支架安装在运动机构耦合台上，所述马达安装支架顶部安装有第一压力传感器，底部安装有马达，所述马达的运动部件及马达安装支架上均安装有夹爪。

所述收光FA固定机构包括收光FA支架转接板，所述收光FA支架转接板安装在运动机构耦合台上，收光FA支架转接板上安装有第二压力传感器和收光FA，所述收光FA的尾部光纤连接光功率计，收光FA前端面接收来自调制器光引擎调制后经阵列透镜汇聚后的光。

所述耦合工作台顶部设有产品耦合台，所述产品耦合台上设有调制器光引擎、侧边反射镜和端面反射镜。

所述的运动机构耦合台选用直线电机六轴耦合台。

所述的图像识别系统包括底部相机识别系统和顶部相机识别系统，所述底部相机识别系统安装在底部平台上，所述顶部相机识别系统安装在龙门架运动系统上，所述龙门架运动系统安装在底部平台上，该龙门架运动系统上还安装有点胶机构。

所述调制器光引擎包括光引擎基板，所述光引擎基板上设有调制器，所述调制器上设有多个波导口，所述阵列透镜上阵列有多个透镜，所述收光FA上集成有多根光纤，多个波导口、多个透镜和多根光纤一一对应形成多路光路。