硅光芯片自动耦合测试设备及方法技术

本发明专利技术提供了一种硅光芯片自动耦合测试设备，包括：光纤入射组件，所述光纤入射组件夹持有入射光纤，所述入射光纤连通光源，所述光纤入射组件用于调整所述入射光纤的位置和角度，将所述入射光纤与硅光芯片的光栅入口进行耦合；光纤出射组件，所述光纤出射组件夹持有出射光纤，所述出射光纤连通检测器件，所述光纤出射组件用于调整所述出射光纤的位置和角度，将所述出射光纤与硅光芯片的光栅出口进行耦合；视觉检测组件，所述视觉检测组件用于检测所述入射光纤和出射光纤的位置和角度；精确测距组件，所述精确测距组件用于精确检测各组件到硅光芯片的距离；载物组件，所述载物组件用于装载硅光芯片。本发明专利技术提供了一种硅光芯片自动耦合测试方法。自动耦合测试方法。自动耦合测试方法。

【技术实现步骤摘要】
硅光芯片自动耦合测试设备及方法


[0001]本专利技术涉及硅光芯片
，特别涉及一种硅光芯片自动耦合测试设备及方法。

技术介绍

[0002]硅光芯片是将硅光材料和器件通过特殊工艺制造的集成电路，主要由光源、调制器、探测器、无源波导器件等组成，将多种光器件集成在同一硅基衬底上。硅光芯片的具有集成度高、成本低、传输带宽更高等特点，因为硅光芯片以硅作为集成芯片的衬底，所以能集成更多的光器件；在光模块中，光芯片的成本非常高，但随着大规模生产的实现，硅光芯片的低成本成了巨大优势；硅波导的传输性能好，因为硅光材料折射率差更大，可以实现高密度的波导和同等面积下更高的传输带宽。
[0003]在将硅光芯片逐个从晶圆上切割下来后，需要对每个硅光芯片进行耦合测试，目前的硅光芯片的耦合测试工序，在对硅光芯片进行光耦合测试时，首先通过人工反复调整夹持光纤的装置的方式使光纤对接硅光芯片上的光栅入口耦合点，并通过另一根光纤对接硅光芯片上的光栅出口点，调整过程一般采用“粗调+微调”的方式，并在测试完一个测试点后，再手动地将光纤调整到下一个测试点上；一块硅光芯片上往往具有成多个光器件需要测试，通过逐个手动对准的方式不仅繁琐且耗时，以致成本居高不下，而且对测试人员的能力和熟练程度要求较高，即使同一测试人员，不同时间、不同环境下的操作效率和操作结果也很可能不同，即现有方法对测试人员依赖性过大，难以保证硅光芯片光耦合测试结果的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种硅光芯片自动耦合测试设备及方法，其目的是为了解决现有硅光芯片人工耦合测试效率低、人员依赖性大、测试结果不稳定以及难以保证测试结果准确性的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种硅光芯片自动耦合测试设备，包括：
[0006]光纤入射组件，所述光纤入射组件夹持有入射光纤，所述入射光纤连通光源，所述光纤入射组件用于调整所述入射光纤的位置和角度，将所述入射光纤与硅光芯片的光栅入口进行耦合；
[0007]光纤出射组件，所述光纤出射组件夹持有出射光纤，所述出射光纤连通检测器件，所述光纤出射组件用于调整所述出射光纤的位置和角度，将所述出射光纤与硅光芯片的光栅出口进行耦合；
[0008]视觉检测组件，所述视觉检测组件用于检测所述入射光纤和出射光纤的位置和角度；
[0009]精确测距组件，所述精确测距组件用于精确检测各组件到硅光芯片的距离；
[0010]载物组件，所述载物组件用于装载硅光芯片。
[0011]其中，还包括安装平台，所述载物组件设置在所述安装平台的一层中心，所述安装平台的二层中心开设有操作通孔，所述光纤入射组件、光纤出射组件和精确测距组件环绕所述操作通孔设置在所述安装平台的二层。
[0012]其中，所述光纤入射组件和光纤出射组件相对设置，所述光纤入射组件和光纤出射组件均包括光纤运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具设置在所述光纤运动平台上，所述光纤夹具用于夹持所述入射光纤或出射光纤；所述光纤运动平台设置有X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨，所述Z轴直线导轨上设置有倾斜安装板，所述倾斜安装板上设置有偏移直线导轨，所述偏移直线导轨上通过角位移安装板设置有TX角位移滑台和TY角位移滑台。
[0013]其中，所述光纤夹具通过夹具安装件设置在所述TY角位移滑台上，所述光纤夹具上开设有光纤夹持孔，所述光纤夹具沿所述光纤夹持孔开设有弹性缝，所述光纤夹具的侧面开设有贯通弹性缝两侧的光纤夹紧螺孔。
[0014]其中，还包括加电组件，所述加电组件包括探针夹具，所述探针夹具均设置有三轴手动运动平台，所述三轴手动位移台上设置有探针臂，所述探针臂穿过所述操作通孔延伸至所述载物组件的上方，所述探针臂的端头安装有加电探针。
[0015]其中，所述视觉检测组件包括X轴相机、Y轴相机和Z轴相机，所述X轴相机和Y轴相机分别通过相机手动平台安装在所述安装平台的一层；所述Z轴相机通过相机安装架设置在所述操作通孔的正上方。
[0016]其中，所述精确测距组件包括两个光谱共焦传感器，两个所述光谱共焦传感器通过探头夹具分别设置在所述光纤入射组件和光纤出射组件上；所述探头夹具与所述光纤夹具平行设置，所述探头夹具上开设有探头夹持孔，所述探头夹具沿所述探头夹持孔开设有弹性缝，所述探头夹具的侧面开设有贯通弹性缝两侧的探头夹紧螺孔。
[0017]其中，所述载物组件设置在所述安装平台的一层，所述载物组件设置有载物手动平台和芯片夹具，所述芯片夹具设置在所述载物手动平台顶部，所述芯片夹具的顶面开设有吸附孔，所述芯片夹具的侧面开设有吸附通道与所述吸附孔连通，所述吸附孔用于吸附固定所述硅光芯片。
[0018]其中，还包括高频探针组件，所述高频探针组件设置有高频探针臂，所述高频探针臂通过探针手动运动平台安装在所述安装平台的二层，所述高频探针臂穿过所述操作通孔延伸至所述载物组件的上方，所述高频探针臂的端头安装有高频探针。
[0019]本专利技术还提供了一种硅光芯片自动耦合测试方法，应用于硅光芯片自动耦合测试设备，包括：
[0020]S1、将入射光纤装夹至光纤入射组件上，将出射光纤装夹至光纤出射组件上，将硅光芯片吸附安装在载物组件上；
[0021]S2、光纤入射组件和光纤出射组件分别将入射光纤和出射光纤移动至耦合零位；
[0022]S3、通过视觉检测组件初步检测光纤与硅光芯片间的距离，并检测入射光纤、出射光纤和硅光芯片间的相对位置关系；
[0023]S4、通过精确测距组件精确测量光纤与硅光芯片的间距，通过光纤入射组件和光纤出射组件分别控制入射光纤和出射光纤向硅光芯片的一组光栅入口和光栅出口进行耦
合；
[0024]S5、耦合完成后，通过出射光纤连接的检测器件对硅光芯片中来自于入射光纤的光源进行检测；
[0025]S6、检测完成后，对硅光芯片的下一组光栅入口和光栅出口进行耦合及检测。
[0026]本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
[0027]本专利技术所述的硅光芯片自动耦合测试设备设置有光纤入射组件、光纤出射组件、视觉检测组件、精确测距组件、载物组件、加电组件和高频探针组件；耦合测试时将入射光纤和出射光纤分别装夹至光纤入射组件的光纤夹具和光纤出射组件的光纤夹具上，将硅光芯片吸附在载物组件的芯片夹具上，光纤入射组件和光纤出射组件会将入射光纤和出射光纤分别运动至预先设定的零位，视觉检测组件的X轴相机和Y轴相机会对光纤与硅光芯片间的距离进行初步测距，同时通过高倍率的Z轴相机进行光纤与光栅口的初步耦合，耦合过程中精确测距组件的光谱共焦传感器会实时精确测距，直至光纤与硅光芯片耦合成功，当检测完硅光芯片的一组器件后会开始下一组器件的耦合与检测；本专利技术设置有加电组件和高频探针组件能够对需要加电或需要进行高频探测的硅光芯片进行测试。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的硅光芯片自动耦合测试设备的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术的硅光芯片自动耦合测试设备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于，包括：光纤入射组件，所述光纤入射组件夹持有入射光纤，所述入射光纤连通光源，所述光纤入射组件用于调整所述入射光纤的位置和角度，将所述入射光纤与硅光芯片的光栅入口进行耦合；光纤出射组件，所述光纤出射组件夹持有出射光纤，所述出射光纤连通检测器件，所述光纤出射组件用于调整所述出射光纤的位置和角度，将所述出射光纤与硅光芯片的光栅出口进行耦合；视觉检测组件，所述视觉检测组件用于检测所述入射光纤和出射光纤的位置和角度；精确测距组件，所述精确测距组件用于精确检测各组件到硅光芯片的距离；载物组件，所述载物组件用于装载硅光芯片。2.根据权利要求1所述的硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于，还包括安装平台，所述载物组件设置在所述安装平台的一层中心，所述安装平台的二层中心开设有操作通孔，所述光纤入射组件、光纤出射组件和精确测距组件环绕所述操作通孔设置在所述安装平台的二层。3.根据权利要求1所述的硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于，所述光纤入射组件和光纤出射组件相对设置，所述光纤入射组件和光纤出射组件均包括光纤运动平台和光纤夹具，所述光纤夹具设置在所述光纤运动平台上，所述光纤夹具用于夹持所述入射光纤或出射光纤；所述光纤运动平台设置有X轴直线导轨、Y轴直线导轨和Z轴直线导轨，所述Z轴直线导轨上设置有倾斜安装板，所述倾斜安装板上设置有偏移直线导轨，所述偏移直线导轨上通过角位移安装板设置有TX角位移滑台和TY角位移滑台。4.根据权利要求3所述的硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于，所述光纤夹具通过夹具安装件设置在所述TY角位移滑台上，所述光纤夹具上开设有光纤夹持孔，所述光纤夹具沿所述光纤夹持孔开设有弹性缝，所述光纤夹具的侧面开设有贯通弹性缝两侧的光纤夹紧螺孔。5.根据权利要求2所述的硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于，还包括加电组件，所述加电组件包括探针夹具，所述探针夹具均设置有三轴手动运动平台，所述三轴手动位移台上设置有探针臂，所述探针臂穿过所述操作通孔延伸至所述载物组件的上方，所述探针臂的端头安装有加电探针。6.根据权利要求2所述的硅光芯片自动耦合测试设备，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：段吉安，彭晋文，徐聪，唐佳，卢胜强，周海波，郑煜，罗志，刘蕾，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：