1、耦合调试类夹具总结 耦合概述 耦合夹具及工装 一种通用耦合夹具 目前耦合夹具设计难点及解决思路 几种非典型耦合夹具应用一、耦合概述 耦合标准定义：指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。1、耦合定义、耦合定义 用于耦合的器件、装置或者模块称之为耦合器。光纤耦合常用技术指标有：(1)插入损耗(2)附加损耗(3)分光比(4)隔离度。2、器件研发部、器件研发部(原开三原开三)耦合夹具需求耦合夹具需求 目前，器件研发部的耦合主要是光纤和波导器件的耦合，其中用到的
2、光纤分为裸纤，单芯FA，多芯FA，透镜光纤，保偏光纤，波导器件分为二氧化硅波导（AWG），硅波导（SOI、VOA），铌酸锂波导（Y波导），另外目前有新的项目涉及到部分有源芯片耦合（相干接收机，OLT项目），例如二氧化硅波导+PD，二氧化硅波导（或硅波导）+激光器。每个项目对耦合夹具要求各不相同，除了常规的六维耦合调试，Y波导还涉及到消光比控制。相干接收机项目要求在封装盒内进行耦合对准，空间小，对工装夹具要求较高。OLT项目需要将激光器芯片和波导对准，要求耦合夹具具备多个芯片加电，温控，散热，夹持功能，要求繁多。除了以上内容，所有耦合都需要固化，将光路调试到最佳位置后，如何能将芯片脱离微调架，将
3、所有调试组件固定在一起，也是耦合夹具要实现的功能。二、耦合夹具及工装 1、耦合夹具结构三要素、耦合夹具结构三要素 一套耦合夹具不管简单还是复杂，大体上要实现三个功能：耦合器件的夹持、光路调节对准、器件位置固化。夹具对应的也划分为三个结构功能区：器件夹持结构调节对准结构(上微调架)位置固化结构 2、耦合夹具设计要求、耦合夹具设计要求 耦合夹具的设计，跟一般工装夹具设计要求一样，要求夹持可靠、装卸快捷、操作方便，等等。除此之外，还应该考虑如下几条特殊需求：A、器件夹持控制夹持力大小，兼顾牢固和强度。器件部现在的耦合器件大部分是芯片、FA、波导、AWG、光纤，等，材料大部分是SiO2玻璃，易碎。夹持
4、力方面要注意。B、器件的粗调与微调。光学耦合精度一般要求比较高，最后的耦合基本 上在很小距离(角度)范围内调节；而器件的装卸过程则需要较大的空间。这就要求夹具(包括微调架)在调节时粗调和微调区分开。C、器件的固化定位结构部分要求尽量能够移动。器件部现在绝大部分耦合固化都使用的是紫外胶，紫外灯头灯光的焦点距离比较小。要求灯头 在耦合时离芯片近，而在装卸时离芯片远。3、目前耦合夹具解决问题的办法、目前耦合夹具解决问题的办法 结合我司和器件部目前的一些耦合夹具，讨论一下上述几个问题的解决办法：A、器件夹持。目前的解决办法主要有三种：一是塑料材料、器件夹持。目前的解决办法主要有三种：一是塑料材料+弹簧
5、的夹弹簧的夹 持方式；二是真空吸附；三是速凝、速固类材料持方式；二是真空吸附；三是速凝、速固类材料(主要是石蜡主要是石蜡)。、塑料材料+弹簧夹持骏河精机夹具演变芯片夹持FA夹持其它芯件夹持、真空吸附一般用来吸附AWG等不规则形状器件，或者工作台面温度较高的场合(如热沉)；由于增加了抽真空装置，气管及一些控制装置使得夹具整体庞大，操作工序也相对多些。、快速凝固类材料这个主要是应用石蜡，使用Tec(ThermoelectricCooler)即半导体致冷器，进行加热和制冷，目前只是在无热AWG上使用过。、大尺寸FA夹持问题骏河的夹持方法效果并不理想现在使用的方法夹持96通道FA，效果理想由于多通道F
6、A尺寸较宽，涂覆层与盖玻片面不平整，而且有尾纤，普通弹簧夹持容易使FA翘起，需要在上面再压紧一下。章师傅的通用“压紧块”解决了这个问题。(跟FA接触部分铆接有塑料王块)B、粗调和微调问题、粗调和微调问题一种方法是：微调架本身的粗调和精调功能另一种方法是：微调架上再加上自制的一些夹具，可解决问题C、固化结构部分、固化结构部分(紫外固化灯头等相关结构件紫外固化灯头等相关结构件)方式一：紫外固化灯头通过导轨移动。在无热AWG产品上有成熟应用。方式二：紫外固化灯头不动，芯片固定架可快速装卸。整个固定架拿下来，装好芯片，并夹持好后，再作为一个整体放倒紫外固化灯下。D、快速装卸、快速装卸芯片夹持部分FA部
7、分此通用结构用到激光器耦合上快锁结构组合快速定位模块E、散热问题、散热问题(VOA系列耦合中的温度飘移问题系列耦合中的温度飘移问题)改进新型芯片耦合时，发现芯片夹持部分随着紫外固化灯照射时间变化，会产生温升膨胀，发生位置漂移。最大为20微米，对耦合有较大影响。改进对底座进行线切割，中间加隔热脂。位置漂移减为10微米。切割线完全分离，中间用塑料王垫块隔开，位置漂移减到很小。解决问题。塑料王垫块三、一种通用耦合夹具（芯片和FA之间耦合）上灯头座上、下、左、右及角度根据需求可以调整芯片夹持这块根据芯片尺寸及耦合位置，可稍微对几个零件调整下灯头座同上灯头座底座和主立臂可不变通用耦合夹具具体应用目前，器
8、件绝大部分研发课题芯片耦合均用到该夹具，如VOA系列课题，PLC，Y波导，AWG，OLT等。制七部分转产VOA也使用该型耦合夹具进行生产。四、目前耦合夹具设计难点及解决思路代表性：代表性：Y波导芯片波导芯片UV耦合夹具耦合夹具芯片夹持部分三维图 工艺间耦合效果 需求：FA位于微调架旋转中心，q旋转轴垂直 于FA端面 难点与存在的问题：1.六维微调架 旋转中心已经固定死了，外漏部分尺寸较小，空间方面不好设计；2、芯片夹持和定位设计有难度。耦合示意简图 目前状况：可以使用，但效率不高，差不多2小时耦合一个片子。目前耦合夹具设计最大的难点：目前耦合夹具设计最大的难点：1、微小芯件的夹持；、微小芯件的
9、夹持；2、特殊操作需求、特殊操作需求这类耦合难点总结：1、微小尺寸芯片及FA(长宽高尺寸小于3mm)的夹持问题；2、有保偏(相位)要求的调节。已有的夹持方法：三个角度自由度的调节：如果能够设计过渡件，重新安装三个微调架的顺序，则需求的相位调节步骤问题可以解决。XYZY轴旋转轴旋转X轴旋转轴旋转Z轴旋转轴旋转难点：原来的空间旋转中心为一个定点，重新安装后，对不准旋转中心(即无旋转中心)。六维微调架旋转中心示意图Y波导芯片波导芯片UV耦合夹具最终状态：耦合夹具最终状态：Y1、Y2、Y3三路耦合均单独做成小模块，跟微调架固定的部分使用通用固定架，夹持FA的模块可快速装卸。应用效果：FA装夹时，耦合点
10、理论设计位置是在微调架旋转中心上，但由于机械加工精度问题、FA批量制作尺寸不稳定问题，实际位置会偏离00.3mm左右；虽然不能达到在差损保持不变的情况直接调节消光比，但较之以前夹具版本，操作效率明显提高，完全满足小批量生产的制作需求。代表性：四列激光器耦合夹具代表性：四列激光器耦合夹具激光器芯片尺寸：1.51.30.3，并排四列耦合，间距为0.3；一版压装方式，缺点：力量大二版真空吸附四版压装，弹簧力五、几种非典型耦合夹具应用1、OLT课题课题TOSA模块耦合夹具模块耦合夹具集成了VOA、AWG等课题的耦合方式，增加灯头滑轨，芯片装夹方位反向。2、AWG课题金属弹簧粘接课题金属弹簧粘接(耦合耦合)工装工装早期版本最终版本3、AWG课题补偿结构耦合夹具课题补偿结构耦合夹具4、Y波导保偏光纤波导保偏光纤FA制作工装制作工装早期版本最终版本5、ICR高频测试耦合夹具高频测试耦合夹具
