激光器透鏡耦合系統與耦合工藝

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１
光耦合

光耦合就是實現光路對準，光路對準技術按照需要光源在線的主動耦合（active alignment）和不許要光源在線的被動耦合（Passive alignment）。

被動耦合主要依靠標記位置，圖像識別技術，機械配件的精密設計匹配來實現耦合后光路的準確傳輸。被動耦合需要光器件具有較大的容差，在進行匹配安裝時能將光容納進入傳輸光路中。優點是耦合過程簡單，時間高效。但是耦合明顯的缺點就是耦合效率較低，損耗較大。在功率預算不充裕情況下不能實現光的有效利用。

主動耦合就是光的在線耦合，在耦合過程中對光進行實時的監控，通過精密位移臺調整元件位置將光功率調整到最大位置，實現高效的光耦合。圖２為無源器件（PLC或者硅光器件）的active alignment 耦合系統結構圖。器件可放置在T型臺上，激光器從左邊入光，探測器從右邊實時檢測光，左右兩個高精度位移臺來實現入光和出光的對準耦合，攝像頭進行初始放置位置的對準。

２
lens耦合平臺

從功能上講，耦合系統可分為手動系統、電動系統和全自動系統。系統一般主要有精密對準單元、觀察單元(可見及紅外)、封裝單元(UV點膠固化或YAG激光焊接)等幾大部分。

我們以激光器lens耦合為例，主要針對蝶形激光器的lens耦合出光平臺。可以采用兩種方式進行耦合

１）基于光纖和功率進行的耦合平臺如圖3和圖4耦合系統。

２）基于光斑平行光的耦合系統。如圖5。下面我們將分別介紹。

2.1　lens光纖和功率耦合平臺

激光器出光后經過透鏡準直，然后再與光纖聚焦ｐｉｔａｉｌ進行耦合進入光纖。或者直接Ｒｅｃｅｐｔｉｃａｌ出光。所有首先就需要將透鏡與激光器耦合將激光器的光進行準直。如下圖10，需要鏡頭放置在激光器管殼內部，然后通過耦合進入光纖前的功率P_０，然后耦合進入光纖后得到耦合后的光功率P_Ｆ
由此可以得到耦合效率為η＝P_Ｆ／P_０。

2.2　lens光斑準直耦合平臺

在激光器透鏡準直過程中通過Ｂｅａｍｓｃａｎ或者CCD光斑。同時長程滑臺來測量光斑的準直性能。但是ｂｅａｍｓｃａｎ或者CCD對功率的監控將不準確。測量相對值需要不斷的校準。也可以在側面增加PD來測量耦合前后的功率計算損耗。還存在一個缺點就是如果激光器芯片貼偏移，而管殼出光口是較大的，光偏移也是準直的。在這一個耦合是發現不了的。后面耦合光纖的時候發現光纖與管殼出口出現了干涉。所以在前道貼片工序就需要對芯片貼片進行監控測量保證貼片一致性。

3
　lens耦合工藝

我們這里主要關注激光器出光經過透鏡，進入光纖的耦合過程。那么基本步驟可以分為激光器出光的透鏡耦合和光纖耦合。激光器耦合為主動的有源耦合（Active Alignment）。

3.1　 lens光纖和功率耦合工藝

lens 耦合，基本工藝步驟如下

3.２　lens光斑準直耦合平臺工藝