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TRIZ理论在半导体激光器耦合封装中的应用

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包装工程 2017年第13期38卷 128-132页

作者：唐佳徐婷胡友旺中南大学长沙410000

目的解决在同轴型半导体激光器与光纤耦合封装过程中,由于隔离器的引入造成的耦合速度慢、生产率低,以及隔离器与激光器的封装设备中电磁铁拾放隔离器的机构在拾取隔离器后难以释放等问题。方法应用TRIZ理论矛盾矩阵解决发明问题中技术... 详细信息

目的解决在同轴型半导体激光器与光纤耦合封装过程中,由于隔离器的引入造成的耦合速度慢、生产率低,以及隔离器与激光器的封装设备中电磁铁拾放隔离器的机构在拾取隔离器后难以释放等问题。方法应用TRIZ理论矛盾矩阵解决发明问题中技术冲突的方法,提出将隔离器与激光器预先封装在一起再与光纤耦合的工艺流程。结果设计出了全新的拾放机构,优化后的实验样机将1个带隔离器的同轴型半导体激光器与光纤的耦合封装时间由原来的2 min缩短到了40 s。结论新的工艺流程大大降低了整个器件封装的难度,提高了耦合效率。

关键词： TRIZ理论矛盾矩阵创新设计耦合封装

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半导体光源器件的金属化耦合封装

光通信研究 1990年第4期 40-47页

作者：杜普君郑云生邱向东杨仲琪樊承钧

本文介绍长波长光源器件的金属化耦合封装工艺,并通过工艺试验和生产实践,对采用新工艺制作的产品进行了可靠性考核,其结果表明这种工艺是成功的。尤其是采用YAG激光焊接技术,较好的解决了光纤定位工艺。

关键词：半导体光源器件金属化耦合封装

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锥形透镜光纤聚焦特性研究

光学学报 2006年第8期26卷 1182-1186页

作者：刘旭陈麟蔡纯肖金标张明德孙小菡东南大学电子工程系南京210096

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于... 详细信息

锥形透镜光纤(TLF)是实现光纤与平面光波光路(PLC)芯片高效耦合的核心元件。了解和掌握其聚焦特性是指导平面光波光路尾纤封装技术的关键。给出了表征锥形透镜光纤聚焦特性的两个参量出射光斑直径和远场发散角的理论分析模型,其误差小于1.14%;采用光束传播法数值模拟了锥形透镜光纤中的光波传输和模斑的演化,确定了锥形透镜光纤端面出射光斑的大小;优化锥形透镜光纤结构参量为:拉锥长度300μm,锥角0.733°,透镜曲率半径13.485μm;建立了基于数字摄像机的锥形透镜光纤出射光场测试系统,提出了物理光学反向推演法,计算出锥形透镜光纤聚焦光斑尺寸和远场发散角。理论与实验结果有着良好的一致:对于相同结构参量的锥形透镜光纤,实验反推法得到的出射光斑尺寸与理论值相比误差为3.15%,远场发散角误差为3.67%。

关键词：集成光学平面光波光路耦合封装锥形透镜光纤聚焦反向推演法

楔形光纤与半导体多量子阱平面光波光路芯片的耦合分析

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光学学报 2007年第4期27卷 680-684页

作者：刘旭肖金标孙小菡东南大学电子科学与工程学院南京210096

采用楔形光纤(WSF)实现了与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的高效耦合。在多量子阱-平面光波光路前置模斑转换器(SSC)和不加模斑转换器的情况下,用阶梯串联法(SCM)数值模拟并优化设计了楔形光纤-平面光波光路间最佳耦合参量... 详细信息

采用楔形光纤(WSF)实现了与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的高效耦合。在多量子阱-平面光波光路前置模斑转换器(SSC)和不加模斑转换器的情况下,用阶梯串联法(SCM)数值模拟并优化设计了楔形光纤-平面光波光路间最佳耦合参量:楔形光纤楔角45°、端面圆柱透镜曲率半径2.5μm、模斑转换器-多量子阱-平面光波光路出射椭圆光斑长半轴3.5μm、纵横比5、楔形光纤-平面光波光路间垂直方向和水平方向无偏移、纵向间距5.5μm。用反向推演法(IDM)实验分析了楔形光纤样品的出射光场,与阶梯串联法(SCM)计算结果相比长轴误差为3.125%,短轴误差为0.8%。建立楔形光纤-平面光波光路-单模光纤(SMF)的耦合实验系统,在1.55μm波长处以单模光纤作为出纤的相同条件下,发现楔形光纤激励入射平面光波光路比单模光纤和锥形透镜光纤(TLF)作为入纤的耦合效率分别提高了24.827 dB和16.22 dB,为多量子阱-平面光波光路芯片尾纤封装技术提供了实验原型。

关键词：集成光学多量子阱平面光波光路耦合封装楔形光纤阶梯串联法

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平面光波器件芯片测试技术研究

平面光波器件芯片测试技术研究

作者：刘旭东南大学

学位级别：硕士

在平面光波器件(PLC)的研制过程中,芯片测试与设计和制作处于同等重要的地位。单模光纤与PLC芯片的耦合技术和测试系统建立、调试是测试技术研究的主要问题。本文在深入研究、分析几种耦合方案的基础上,提出使用锥形透镜光纤(TLF)可以... 详细信息

在平面光波器件(PLC)的研制过程中,芯片测试与设计和制作处于同等重要的地位。单模光纤与PLC芯片的耦合技术和测试系统建立、调试是测试技术研究的主要问题。本文在深入研究、分析几种耦合方案的基础上,提出使用锥形透镜光纤(TLF)可以实现与带有模斑转换器的波导芯片的高效耦合。利用射线理论和经验公式给出了TLF基模光斑和发散角;并用BPM法仿真了同样条件下的光场传输,模拟得出TLF出射基模光斑的大小;最终对TLF样品作物理实验得到实测数据,计算出这两个参数;理论、数值分析和实验测试结果有着良好的一致。分析了TLF与PLC不同间距的耦合过程,确定了最佳纵向耦合间距。介绍了基于双通衍射光栅的光谱分析仪和基于扫描零差干涉法的光子全参数分析仪的测试原理,从光纤熔接和器件连接引入的不确定性、光电探测单元的不确定性、被测器件的偏振相关性、光的干涉、光源波长的不确定性等方面对测试系统进行误差分析。使用基于FD-BPM的光学计算软件仿真设计了Y型分路器(单个Y结和Y结阵列)。给出了Y结的绝热条件。实测谐振腔型滤波器和Y型分路器,并分析了测试与数值仿真结果之间存在误差的原因:测试系统中光纤与器件的耦合误差、器件加工工艺条件限制、物理参数的经验取值和二维数值仿真的近似性。最后提出了包括理论工作和数值分析技术、设计工作、测试工作在内的下一步工作设想。

关键词：平面光波器件性能测试耦合封装锥形透镜光纤有限差分束传播法 Y型分路器

基于级联多模干涉器的硅基4×4非阻塞光开关及其封装研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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基于级联多模干涉器的硅基4×4非阻塞光开关及其封装研究

作者：李祖湘上海交通大学

学位级别：硕士

随着网络流量持续增加,目前的网络技术随着流量的增长,网络设备的能耗也居高不下,未来网络技术要持续发展必须要突破能量瓶颈。换句话说,未来的网络技术不须能处理比现在大几倍的网络流量同时消耗更少的能量。解决这个问题的其中一个有... 详细信息

随着网络流量持续增加,目前的网络技术随着流量的增长,网络设备的能耗也居高不下,未来网络技术要持续发展必须要突破能量瓶颈。换句话说,未来的网络技术不须能处理比现在大几倍的网络流量同时消耗更少的能量。解决这个问题的其中一个有效方案就是动态光交换网络,其核心就是大端口数、低成本、无阻塞的N×N光开关。多模干涉器(MMI)的应用广泛,已经成为集成光子的核心器件,它的功能主要是作为高效的分路器和合路器。同时还有很多优点,如低损耗、低串扰、精确的分光比、尺寸小、良好的加工容差,在大范围的工作波长上还能保持偏振无关。正是由于这些优秀的特性,MMI也被广泛用于构建一些更复杂的器件,如广义马赫曾德尔干涉器(GMZI),并在此基础上构建N×N光开关。一个N×N型GMZI的传输状态只有N种,无法满足无阻塞的开关要求,因此需要更多的GMZI级联来实现无阻塞的功能。本文对基于级联GMZI结构的4×4非阻塞光开关进行了深入的研究,本开关的具体结构是在4×4 GMZI的后面顺序地级联一个3×3GMZI和一个2×2 GMZI,基于此拓扑结构的光开关的开关状态数是4×3×2=24种,能实现无阻塞交换。这个结构的光开关所有状态下的传输路径不一致,因此芯片的传输损耗和路径相关;但这种设计只需要3个GMZI开关单元,结构更加紧凑,所需的相位调节器少。实验测试表明,此光开关的片上损耗为3.7dB3.1dB,与理论一致,所有开关状态的最差串扰值为-7.2dB,平均的热光调节功率为104.8mW。同时采用了25Gbps的OOK信号对芯片的传输性能进行验证,通过对各项技术指标的测试,证实所设计的4×4无阻塞光开关能有效实现光交换功能。本文也对硅基光子器件的耦合封装进行了初步探索,在多次实验摸索后,总结出了芯片耦合的操作步骤;通过改进实验装置和优化实验操作步骤,获得了超低附加损耗的硅基光子器件耦合封装技术。

关键词：集成光子器件动态光交换网络多模干涉器广义马赫曾德尔干涉器光开关耦合封装