激光器透镜耦合系统与耦合工艺

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光耦合

光耦合就是实现光路对准，光路对准技术按照需要光源在线的主动耦合（active alignment）和不许要光源在线的被动耦合（Passive alignment）。

被动耦合主要依靠标记位置，图像识别技术，机械配件的精密设计匹配来实现耦合后光路的准确传输。被动耦合需要光器件具有较大的容差，在进行匹配安装时能将光容纳进入传输光路中。优点是耦合过程简单，时间高效。但是耦合明显的缺点就是耦合效率较低，损耗较大。在功率预算不充裕情况下不能实现光的有效利用。

主动耦合就是光的在线耦合，在耦合过程中对光进行实时的监控，通过精密位移台调整元件位置将光功率调整到最大位置，实现高效的光耦合。图２为无源器件（PLC或者硅光器件）的active alignment 耦合系统结构图。器件可放置在T型台上，激光器从左边入光，探测器从右边实时检测光，左右两个高精度位移台来实现入光和出光的对准耦合，摄像头进行初始放置位置的对准。

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lens耦合平台

从功能上讲，耦合系统可分为手动系统、电动系统和全自动系统。系统一般主要有精密对准单元、观察单元(可见及红外)、封装单元(UV点胶固化或YAG激光焊接)等几大部分。

我们以激光器lens耦合为例，主要针对蝶形激光器的lens耦合出光平台。可以采用两种方式进行耦合

１）基于光纤和功率进行的耦合平台如图3和图4耦合系统。

２）基于光斑平行光的耦合系统。如图5。下面我们将分别介绍。

2.1　lens光纤和功率耦合平台

激光器出光后经过透镜准直，然后再与光纤聚焦ｐｉｔａｉｌ进行耦合进入光纤。或者直接Ｒｅｃｅｐｔｉｃａｌ出光。所有首先就需要将透镜与激光器耦合将激光器的光进行准直。如下图10，需要镜头放置在激光器管壳内部，然后通过耦合进入光纤前的功率P_０，然后耦合进入光纤后得到耦合后的光功率P_Ｆ
由此可以得到耦合效率为η＝P_Ｆ／P_０。

2.2　lens光斑准直耦合平台

在激光器透镜准直过程中通过Ｂｅａｍｓｃａｎ或者CCD光斑。同时长程滑台来测量光斑的准直性能。但是ｂｅａｍｓｃａｎ或者CCD对功率的监控将不准确。测量相对值需要不断的校准。也可以在侧面增加PD来测量耦合前后的功率计算损耗。还存在一个缺点就是如果激光器芯片贴偏移，而管壳出光口是较大的，光偏移也是准直的。在这一个耦合是发现不了的。后面耦合光纤的时候发现光纤与管壳出口出现了干涉。所以在前道贴片工序就需要对芯片贴片进行监控测量保证贴片一致性。

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　lens耦合工艺

我们这里主要关注激光器出光经过透镜，进入光纤的耦合过程。那么基本步骤可以分为激光器出光的透镜耦合和光纤耦合。激光器耦合为主动的有源耦合（Active Alignment）。

3.1　 lens光纤和功率耦合工艺

lens 耦合，基本工艺步骤如下

3.２　lens光斑准直耦合平台工艺