经过多年发展,硅光芯片耦合测试系统如今已经成为受到普遍关注的热点研究领域。利用硅的高折射率差和成熟的制造工艺,硅光子学被认为是实现高集成度光子芯片的较佳选择。但是,硅光子学也有其固有的缺点,比如缺乏高效的硅基有源器件,极低的光纤-波导耦合效率以及硅基波导明显的偏振相关性等都制约着硅光子学的进一步发展。针对这些问题,试图通过新的尝试给出一些全新的解决方案。首先我们回顾了一些光波导的数值算法,并在此基础上开发了一个基于柱坐标系的有限差分模式分析器,它非常适合于分析弯曲波导的本征模场。对于复杂光子器件结构的分析,我们主要利用时域有限差分以及波束传播法等数值工具。接着我们回顾了硅基光子器件各项主要的制造工艺和测试技术。重点介绍了几种基于超净室设备的关键工艺,如等离子增强化学气相沉积,电子束光刻以及等离子体干法刻蚀。为了同时获得较高的耦合效率以及较大的对准容差,本论文主要利用垂直耦合系统作为光子器件的主要测试方法。硅光芯片的耦合封装一般分为两周种,1,端面耦合,2.光栅耦合。陕西振动硅光芯片耦合测试系统
为了消除硅基无源器件明显的偏振相关性,我们首先利用一种特殊的三明治结构波导,通过优化多层结构,成功消除了一个超小型微环谐振器中心波长的偏振相关性。针对不同的硅光芯片结构,我们提出并且实验验证了两款新型耦合器以提高硅光芯片的耦合效率。一款基于非均匀光栅的垂直耦合器,在实验中,我们得到了超过60%的光纤-波导耦合效率。此外,我们还开发了一款用以实现硅条形波导和狭缝波导之间高效耦合的新型耦合器应用的系统主要是硅光芯片耦合测试系统,理论设计和实验结果都证明该耦合器可以实现两种波导之间的无损光耦合测试。陕西振动硅光芯片耦合测试系统硅光芯片自动耦合系统,通过图像识别实现关键步骤的自动化。
硅光芯片耦合测试系统硅光阵列微调设备,微调设备包括有垂直设置的第1角度调节机构与第二角度调节机构,微调设备可带动设置于微调设备上的硅光阵列在垂直的两个方向实现角度微调。本发明还提供一种光子芯片测试系统硅光阵列耦合设备,包括有微调设备以及与微调设备固定连接的位移台,位移台可实现对探针卡进行空间上三个方向的位置调整。基于光子芯片测试系统硅光阵列耦合方法,可使得硅光阵列良好的对准到芯片端面的光栅区间,从而使得测试过程更加稳定,结果更加准确。
在硅光芯片领域，芯片耦合封装问题是硅光子芯片实用化过程中的关键问题，芯片性能的测试也是至关重要的一步骤，现有的硅硅光芯片耦合测试系统系统是将硅光芯片的输入输出端硅光纤置于显微镜下靠人工手工移动微调架转轴进行调硅光，并依靠对输出硅光的硅光功率进行监控，再反馈到微调架端进行调试。芯片测试则是将测试设备按照一定的方式串联连接在一起，形成一个测试站。具体的，所有的测试设备通过硅光纤，设备连接线等连接成一个测试站。例如将VOA硅光芯片的发射端通过硅光纤连接到硅光功率计，使用硅硅光芯片耦合测试系统就可以测试硅光芯片的发端硅光功率。将硅光芯片的发射端通过硅光线连接到硅光谱仪，就可以测试硅光芯片的硅光谱等。硅光芯片耦合测试系统优点：数据集中。
基于设计版图对硅光芯片进行光耦合测试的方法及系统,该方法包括:读取并解析设计版图,得到用于构建芯片图形的坐标簇数据,驱动左侧光纤对准第1测试点,获取与第1测试点相对应的测试点图形的第1选中信息,驱动右侧光纤对准第二测试点,获取与第二测试点相对应的测试点图形的第二选中信息,获取与目标测试点相对应的测试点图形的第三选中信息,通过测试点图形与测试点的对应关系确定目标测试点的坐标,以驱动左或右侧光纤到达目标测试点,进行光耦合测试;该系统包括上位机,电机控制器,电机,夹持载台及相机等;本发明具有操作简单,耗时短,对用户依赖程度低等优点,能够极大提高硅光芯片光耦合测试的便利性。硅光芯片耦合测试系统硅光芯片的好处：程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。陕西振动硅光芯片耦合测试系统
硅光芯片耦合测试系统优点：灵活性大。陕西振动硅光芯片耦合测试系统
硅光芯片耦合测试系统主要工作可以分为四个部分：1、利用开发出的耦合封装工艺,对硅光芯片调制器进行耦合封装并进行性能测试。分析并联MZI型硅光芯片调制器的调制特性,针对调制过程,建立数学模型,从数学的角度出发,总结出调制器的直流偏置电压的快速测试方法。并通过调制器眼图分析调制器中存在的问题,为后续研发提供改进方向。2、针对倒锥型耦合结构,分析在耦合过程中,耦合结构的尺寸对插入损耗,耦合容差的影响,优化耦合结构并开发出行之有效的耦合工艺。3、从波导理论出发,分析了条形波导以及脊型波导的波导模式特性,分析了硅光芯片的良好束光特性。4、理论分析了硅光芯片调制器的载流子色散效应,分析了调制器的基本结构MZI干涉结构,并从光学结构和电学结构两方面对光调制器进行理论分析与介绍。陕西振动硅光芯片耦合测试系统
