耦合調(diào)試類夾具總結(jié)

1、耦合調(diào)試類夾具總結(jié) 耦合概述 耦合夾具及工裝 一種通用耦合夾具 目前耦合夾具設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路 幾種非典型耦合夾具應(yīng)用一、耦合概述 耦合標(biāo)準(zhǔn)定義：指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸能量的現(xiàn)象；概括的說耦合就是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體相互依賴于對(duì)方的一個(gè)量度。 1、耦合定義、耦合定義 用于耦合的器件、裝置或者模塊稱之為耦合器。 光纖耦合常用技術(shù)指標(biāo)有：(1) 插入損耗(2) 附加損耗(3) 分光比(4) 隔離度。 2、器件研發(fā)部、器件研發(fā)部(原開三原開三)耦合夾具需求耦合夾具需求 目前，器件研發(fā)部的耦合主要是光纖和波導(dǎo)器件的耦

2、合，其中用到的光纖分為裸纖，單芯FA，多芯FA，透鏡光纖，保偏光纖，波導(dǎo)器件分為二氧化硅波導(dǎo)（AWG），硅波導(dǎo)（SOI、 VOA），鈮酸鋰波導(dǎo)（Y波導(dǎo)），另外目前有新的項(xiàng)目涉及到部分有源芯片耦合（相干接收機(jī)，OLT項(xiàng)目），例如二氧化硅波導(dǎo)+PD，二氧化硅波導(dǎo)（或硅波導(dǎo)）+激光器。 每個(gè)項(xiàng)目對(duì)耦合夾具要求各不相同，除了常規(guī)的六維耦合調(diào)試，Y波導(dǎo)還涉及到消光比控制。相干接收機(jī)項(xiàng)目要求在封裝盒內(nèi)進(jìn)行耦合對(duì)準(zhǔn)，空間小，對(duì)工裝夾具要求較高。OLT項(xiàng)目需要將激光器芯片和波導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)，要求耦合夾具具備多個(gè)芯片加電，溫控，散熱，夾持功能，要求繁多。 除了以上內(nèi)容，所有耦合都需要固化，將光路調(diào)試到最佳位置后，如何能

3、將芯片脫離微調(diào)架，將所有調(diào)試組件固定在一起，也是耦合夾具要實(shí)現(xiàn)的功能。二、耦合夾具及工裝 1、耦合夾具結(jié)構(gòu)三要素、耦合夾具結(jié)構(gòu)三要素 一套耦合夾具不管簡(jiǎn)單還是復(fù)雜，大體上要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：耦合器件的夾持、光路調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)、器件位置固化。夾具對(duì)應(yīng)的也劃分為三個(gè)結(jié)構(gòu)功能區(qū)：器件夾持結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(上微調(diào)架)位置固化結(jié)構(gòu) 2、耦合夾具設(shè)計(jì)要求、耦合夾具設(shè)計(jì)要求 耦合夾具的設(shè)計(jì)，跟一般工裝夾具設(shè)計(jì)要求一樣，要求夾持可靠、裝卸快捷、操作方便，等等。除此之外，還應(yīng)該考慮如下幾條特殊需求：A、器件夾持控制夾持力大小，兼顧牢固和強(qiáng)度。器件部現(xiàn)在的耦合器件大部分是芯片、 FA、波導(dǎo)、AWG、光纖，等，材料大部分是S

4、iO2玻璃，易碎。夾持力方面要注意。B、器件的粗調(diào)與微調(diào)。光學(xué)耦合精度一般要求比較高，最后的耦合基本 上在很小距離(角度)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)；而器件的裝卸過程則需要較大的空間。這就要求夾具(包括微調(diào)架)在調(diào)節(jié)時(shí)粗調(diào)和微調(diào)區(qū)分開。C、器件的固化定位結(jié)構(gòu)部分要求盡量能夠移動(dòng)。器件部現(xiàn)在絕大部分耦合固化都使用的是紫外膠，紫外燈頭燈光的焦點(diǎn)距離比較小。要求燈頭 在耦合時(shí)離芯片近，而在裝卸時(shí)離芯片遠(yuǎn)。 3、目前耦合夾具解決問題的辦法、目前耦合夾具解決問題的辦法 結(jié)合我司和器件部目前的一些耦合夾具，討論一下上述幾個(gè)問題的解決辦法：A、器件夾持。目前的解決辦法主要有三種：一是塑料材料、器件夾持。目前的解決辦法主要有

5、三種：一是塑料材料+彈簧的夾彈簧的夾 持方式；二是真空吸附；三是速凝、速固類材料持方式；二是真空吸附；三是速凝、速固類材料(主要是石蠟主要是石蠟)。、塑料材料+彈簧夾持駿河精機(jī)夾具演變芯片夾持FA夾持其它芯件夾持、真空吸附一般用來吸附AWG等不規(guī)則形狀器件，或者工作臺(tái)面溫度較高的場(chǎng)合(如熱沉)；由于增加了抽真空裝置，氣管及一些控制裝置使得夾具整體龐大，操作工序也相對(duì)多些。、快速凝固類材料這個(gè)主要是應(yīng)用石蠟，使用Tec(ThermoelectricCooler)即半導(dǎo)體致冷器，進(jìn)行加熱和制冷，目前只是在無熱AWG上使用過。、大尺寸FA夾持問題駿河的夾持方法效果并不理想現(xiàn)在使用的方法夾持96通道F

6、A，效果理想由于多通道FA尺寸較寬，涂覆層與蓋玻片面不平整，而且有尾纖，普通彈簧夾持容易使FA翹起，需要在上面再壓緊一下。章師傅的通用“壓緊塊”解決了這個(gè)問題。(跟FA接觸部分鉚接有塑料王塊)B、粗調(diào)和微調(diào)問題、粗調(diào)和微調(diào)問題一種方法是：微調(diào)架本身的粗調(diào)和精調(diào)功能另一種方法是：微調(diào)架上再加上自制的一些夾具，可解決問題C、固化結(jié)構(gòu)部分、固化結(jié)構(gòu)部分(紫外固化燈頭等相關(guān)結(jié)構(gòu)件紫外固化燈頭等相關(guān)結(jié)構(gòu)件)方式一：紫外固化燈頭通過導(dǎo)軌移動(dòng)。在無熱AWG產(chǎn)品上有成熟應(yīng)用。方式二：紫外固化燈頭不動(dòng)，芯片固定架可快速裝卸。整個(gè)固定架拿下來，裝好芯片，并夾持好后，再作為一個(gè)整體放倒紫外固化燈下。D、快速裝卸、快

7、速裝卸芯片夾持部分FA部分此通用結(jié)構(gòu)用到激光器耦合上快鎖結(jié)構(gòu)組合快速定位模塊E、散熱問題、散熱問題(VOA系列耦合中的溫度飄移問題系列耦合中的溫度飄移問題)改進(jìn)新型芯片耦合時(shí)，發(fā)現(xiàn)芯片夾持部分隨著紫外固化燈照射時(shí)間變化，會(huì)產(chǎn)生溫升膨脹，發(fā)生位置漂移。最大為20微米，對(duì)耦合有較大影響。改進(jìn)對(duì)底座進(jìn)行線切割，中間加隔熱脂。位置漂移減為10微米。切割線完全分離，中間用塑料王墊塊隔開，位置漂移減到很小。解決問題。塑料王墊塊三、一種通用耦合夾具（芯片和FA之間耦合）上燈頭座上、下、左、右及角度根據(jù)需求可以調(diào)整芯片夾持這塊根據(jù)芯片尺寸及耦合位置，可稍微對(duì)幾個(gè)零件調(diào)整下燈頭座同上燈頭座底座和主立臂可不變通用

8、耦合夾具具體應(yīng)用目前，器件絕大部分研發(fā)課題芯片耦合均用到該夾具，如VOA系列課題，PLC，Y波導(dǎo)，AWG，OLT等。制七部分轉(zhuǎn)產(chǎn)VOA也使用該型耦合夾具進(jìn)行生產(chǎn)。四、目前耦合夾具設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決思路代表性：代表性：Y波導(dǎo)芯片波導(dǎo)芯片UV耦合夾具耦合夾具芯片夾持部分三維圖 工藝間耦合效果 需求：FA位于微調(diào)架旋轉(zhuǎn)中心， q旋轉(zhuǎn)軸垂直 于FA端面 難點(diǎn)與存在的問題： 1.六維微調(diào)架 旋轉(zhuǎn)中心已經(jīng)固定死了，外漏部分尺寸較小，空間方面不好設(shè)計(jì)；2、芯片夾持和定位設(shè)計(jì)有難度。耦合示意簡(jiǎn)圖 目前狀況：可以使用，但效率不高，差不多2小時(shí)耦合一個(gè)片子。目前耦合夾具設(shè)計(jì)最大的難點(diǎn)：目前耦合夾具設(shè)計(jì)最大的難點(diǎn)：1、

9、微小芯件的夾持；、微小芯件的夾持；2、特殊操作需求、特殊操作需求這類耦合難點(diǎn)總結(jié) ：1、微小尺寸芯片及FA(長(zhǎng)寬高尺寸小于3mm)的夾持問題；2、有保偏(相位)要求的調(diào)節(jié)。已有的夾持方法：三個(gè)角度自由度的調(diào)節(jié)：如果能夠設(shè)計(jì)過渡件，重新安裝三個(gè)微調(diào)架的順序，則需求的相位調(diào)節(jié)步驟問題可以解決。XYZY軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)X軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)Z軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)難點(diǎn)：原來的空間旋轉(zhuǎn)中心為一個(gè)定點(diǎn)，重新安裝后，對(duì)不準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)中心(即無旋轉(zhuǎn)中心)。六維微調(diào)架旋轉(zhuǎn)中心示意圖Y波導(dǎo)芯片波導(dǎo)芯片UV耦合夾具最終狀態(tài)：耦合夾具最終狀態(tài)：Y1、Y2、Y3三路耦合均單獨(dú)做成小模塊，跟微調(diào)架固定的部分使用通用固定架，夾持FA的模塊可快速裝卸。應(yīng)用效果：FA裝夾時(shí)，耦合點(diǎn)理論設(shè)計(jì)位置是在微調(diào)架旋轉(zhuǎn)中心上，但由于機(jī)械加工精度問題、FA批量制作尺寸不穩(wěn)定問題，實(shí)際位置會(huì)偏離00.3mm左右；雖然不能達(dá)到在差損保持不變的情況直接調(diào)節(jié)消光比，但較之以前夾具版本，操作效率明顯提高，完全滿足小批量生產(chǎn)的制作需求。代表性：四列激光器耦合夾具代表性：四列激光器耦合夾具激光器芯片尺寸：1.51.30.3，并排四列耦合，間距為0.3；一版壓裝方式，缺點(diǎn)：力量大二版真空吸附四版壓裝，彈簧力五、幾種非典型耦合夾具應(yīng)用1、OLT課題課題TOSA模塊耦合夾具模塊耦合