[发明专利]一种激光器和PLC耦合对准系统及对准方法

说明书

本发明提供一种激光器和PLC耦合对准系统及对准方法，解决有源对准技术中，激光器供电夹具不仅增加了成本，还使得光组件小型化受限的问题。该激光器和PLC耦合对准系统包括激光器、多维调整架、芯片调整架、PLC芯片、光传输单元、合波器、参考光源和光探测器；激光器包括增益波导和反射结构，其设置在多维调整架上，多维调整架用于调整激光器的位置；芯片调整架设置在PLC芯片的下方，用于调整PLC芯片的位置；PLC芯片的第一端口设置在激光器的出射光路上，PLC芯片的第二端口通过光传输单元与合波器的合波端口连接；合波器的第一分波端口与光探测器连接，合波器的第二分波端口与参考光源连接，用于接收参考光源的第二光波。

技术领域

本发明涉及光学调整装置，具体涉及一种激光器和PLC耦合对准系统及对准方法。

背景技术

光学发射组件是光收发器的关键部件，通常由激光器、无源光学元件、壳体结构以及光纤等组成，无源光学元件通常是由透镜、棱镜以及薄膜滤波片等体光学元件构成。其中，激光器与无源光学元件之间良好的光学连接是整个光学发射组件组装的关键。

随着光收发器小型化趋势的不断加深，基于体光学元件的光发射组件已经不能满足光组件小型化的要求，逐渐被基于平面波导光路(Planar Lightwave Circuit,PLC)的光子集成光组件所取代。平面波导光路PLC是利用半导体技术工艺，将原本分立的光学元件集中制作在半导体衬底上，该类组件具有小型化、低成本的优点，可以大大减少组件组装步骤，提高生产效率。

在PLC光发射组件中，激光器和PLC之间的良好光学连接仍然是决定光组件性能的重要指标。因此，激光器和PLC之间的耦合对准是光组件组装的关键步骤。

现有实现激光器和PLC之间耦合的方法有无源对准和有源对准。无源对准方法中，通常将PLC芯片固定，而将激光器置于可移动的多维调节架上，激光器跟随多维调节架运动，对准时通过视觉系统（人工或自动）观察激光器芯片表面的对位标记和PLC芯片的对位标记，通过移动激光器使两标记重合，实现激光器和PLC的光学对准。无源对准方法无需给激光器上电，因此装置简单，激光器尺寸可以很小。但由于对位标记等误差影响，使得无源对准的单方向位置误差在1.5～2微米之间，而传统激光器芯片发射光斑直径仅有2微米左右，因此使用无源对准方法会引入高达5dB以上的耦合损耗，这个损耗无法满足绝大多数应用的需要。

有源对准和无源对准的区别主要在于：在对准过程中，激光器是通电发光的，因此可以通过监控激光器发射光耦合到PLC的功率来判断对准的效果，并据此不断调整激光器位置直到达到最高耦合效率。有源耦合不受激光器上对位标记精度的限制，误差可以做到亚微米水平。但是由于激光器芯片尺寸很小（典型值250×250×100微米），很难制作给芯片通电的夹具。目前的方法是先将激光器芯片贴装在一个较大的载片上，再通过载片为激光器芯片加电，并将这两者作为一个整体和PLC芯片进行耦合对准。载片（通常1×1 mm以上）的存在，一方面增加了成本，更重要的是极大地增加了尺寸，限制了整体光组件的进一步小型化。特别是对多路发射组件而言，其中需要多个激光器与PLC耦合，整体尺寸基本受限于载片尺寸。

发明内容

本发明的目的是解决有源对准技术中，激光器供电夹具不仅增加了成本，还使得光组件小型化受限的问题，提供一种激光器和PLC耦合对准系统及对准方法。

为实现以上发明目的，本发明的技术方案为：